СООСНЫЙ КОАКСИАЛЬНО-ВОЛНОВОДНЫЙ ПЕРЕХОД Российский патент 1994 года по МПК H01P5/103 

Изобретение относится к волноводной технике и может быть использовано при построении антенно-фидерных трактов, вращающихся сочленений, в измерительной технике.

Цель изобретения - уменьшение величины коэффициента стоячей волны (КСВН) при расширении рабочей полосы частот и упрощение конструкции.

На фиг. 1 показан предлагаемый переход, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Коаксиально-волноводный переход (КВП) содержит отрезок 1 прямоугольного волновода, закороченный торцовой стенкой 2, коаксиальный кабель 3, Г-образный элемент 4 связи, являющийся продолжением центрального проводника 5 кабеля 3 и состоящий из аксиальной 6 и зондовой 7 частей. Часть 6 элемента 4 связи крепится пайкой с одного конца центрального проводника, а часть 7 крепится к широкой стенке 8 отрезка 1 волновода. Аксиальная часть выполнена из ленты.

Работает коаксиально-волноводный переход следующим образом.

Волна типа ТЕМ, распространяющаяся в коаксиальной линии 3, возбуждает сходную по структуре волну псевдо-ТЕМ в отрезке передающей линии, образованной аксиальной частью 6 элемента связи 4 и стенками отрезка 1 волновода, и таким образом, волна псевдо-ТЕМ возбуждает СВЧ-токи в зондовой части 7 элемента связи 4, которые обеспечивают существование в отрезке 1 волновода поля Н₁₀ по классической схеме работы зондового КВП, причем аксиальная часть 6 практически не искажает структуру поля волны Н₁₀ в силу того, что плоскость ленты толщиной порядка 0,1-0,25 мм перпендикулярна к силовым линиям электрического поля волны Н₁₀ и протяженность ленты в направлении силовых линий электрического поля (толщина аксиальной части 6) весьма мала и составляет менее 0,3% длины волны в волноводе, и одновременно с функцией передачи энергии на зондовую часть 7 линии с волной псевдо-ТЕМ выполняет функцию трансформатора волновых сопротивлений коаксиальной линии 3 и отрезка 1 волновода, для чего ширина ленты аксиальной части 6 элемента связи 4 рассчитывается по общим формулам. Поскольку длина аксиальной части 6 элемента связи 4 больше четверти длины волны псевдо-ТЕМ, так как длина волны в волноводе всегда больше длины волны в свободном пространстве и соответственно всегда больше длины волны в коаксиале с волной ТЕМ или псевдо-ТЕМ, и имеет реактивную составляющую своего входного сопротивления индуктивного характера, то отклонение положения участка аксиальной части 6 элемента 4 связи, примыкающего к зондовой части 7 от положения, соосного с продольной осью, отрезка 1 волновода, в плоскости, проходящей через продольную ось отрезка 1 волновода и параллельной его узкой стенке, дает дополнительную реактивность емкостного характера, компенсирующую имеющуюся индуктивную реактивность. Поскольку волновое сопротивление участка с волной псевдо-ТЕМ выбрано как среднее геометрическое из волновых сопротивлений коаксиальной линии 3 и отрезка 1 волновода и амплитуды коэффициентов отражений от начала участка с волной псевдо-ТЕМ и от его конца будут одинаковыми, то участок КВП с волной псевдо-ТЕМ, образованный аксиальной частью 6 элемента связи 4 и четырьмя стенками отрезка 1 волновода, можно рассматривать как трансформатор, согласующий волновые сопротивления коаксиала и волновода. Перемещения зондовой части 7 элемента связи 4 в плоскости, проходящей через продольную ось отрезка 1 волновода и параллельной его узкой стенке, вызывает отклонение положения участка аксиальной части 6 элемента 4 связи, примыкающего к зондовой части 7, от положения, соосного с геометрической осью отрезка 1 волновода, что обеспечивает возможность регулировки фазового сдвига, вносимого КВП в СВЧ-тракт.

Данный соосный коаксиально-волноводный переход имеет КСВН ≅1,06 в полосе 14% или КСВН ≅1,2 в полосе 30% , и величину переходного ослабления не более 0,2 дБ, что позволяет его успешно использовать во вращающихся сочленениях коаксиального типа, в которые вращение происходит по оси волноводов, и обеспечивать величину КСВН ≅1,1 в полосе частот до 14% в волноводных трактах сечения 35х5 и КСВН ≅1,1 в полосе частот до 21% в волноводных трактах сечения 23х5 при переходном ослаблении сочленения не более 0,4 дБ. При использовании заявленного КВП в измерительной технике благодаря малой величине КСВН можно существенно уменьшить ошибки, вносимые измерительными СВЧ-трактами, обусловленные рассогласованием. (56) Авторское свидетельство СССР N 1103313, кл. Н 01 Р 5/103, 1982.

Патент США N 3758886, кл. 333-97, 1973.

Использование изобретения: волноводная техника. Сущность изобретения: соосный коаксиально-волновой переход содержит отрезок волновода, короткозамкнутый торцовой стенкой, в геометрическом центре которой подключена коаксиальная линия. Центральный проводник коаксиальной линии соединен с аксиальной частью Г-образного элемента связи, зондовая часть которой закреплена на широкой стенке отрезка волновода. Аксиальная часть элемента связи выполнена в виде ленты и со стороны зондовой части отключена от продольной оси отрезка волновода в плоскости, проходящей через продольную ось отрезка волновода и параллельной его узкой стенке. Изменение угла отклонения позволяет менять фазовый сдвиг. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. СООСНЫЙ КОАКСИАЛЬНО-ВОЛНОВОДНЫЙ ПЕРЕХОД, содержащий отрезок волновода, короткозамкнутый торцевой стенкой, в геометрическом центре которого подключена коаксиальная линия, элемент связи Г-образной формы, состоящий из зондовой и аксиальной частей, расположенных между собой под произвольным углом, и имеющий в поперечном сечении прямоугольную форму, при этом зондовая часть соединена с одной из широких стенок отрезка волновода, аксиальная часть соединена с центральным проводником коаксиальной линии, отличающийся тем, что, с целью уменьшения величины коэффициента стоячей волны при расширении рабочей полосы частот и упрощения конструкции, аксиальная часть элемента связи выполнена в виде ленты и участок ее, примыкающий к зондовой части, отклонен от оси отрезка волновода в плоскости, проходящей через продольную ось отрезка волновода и параллельной его узкой стенке. 2. Переход по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения изменения фазового сдвига, зондовая часть элемента связи выполнена с возможностью перемещения в плоскости, проходящей через продольную ось отрезка волновода и параллельной его узкой стенке.