СВЧ-НАГРУЗКА Российский патент 1994 года по МПК H01P1/24 

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, в частности к оконечным нагрузкам высокого уровня мощности, и может быть использовано как в качестве эквивалента реальных нагрузок, так и для измерений электрических параметров мощных передающих фазированных антенных решеток при работе на высоком уровне мощности.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению устройством является СВЧ-нагрузка [1], содержащая рупор, проводящий корпус в виде металлического бака, входной и выходной патрубки, измеритель уровня воды, датчик формирования электросигнала для управления питательным клапаном. В качестве нагрузочного элемента используется вода, заполняющая бак до определенного уровня.

Недостатками известного устройства являются недостаточное рассеивание поглощаемой мощности, отсутствие возможности проведения измерений электрических характеристик как СВЧ-сигнала, так и параметров фазированных антенных решеток (ФАР) при работе на высоком уровне мощности.

Целью изобретения является увеличение рассеивания поглощаемой мощности СВЧ-сигнала и обеспечение возможности измерения его электрических характеристик при работе ФАР на высоком уровне мощности.

Цель достигается тем, что в нагрузке, содержащей проводящий корпус, внутри которого на основании размещены нагрузочные элементы, входной и выходной патрубки для хладоносителя, каждый нагрузочный элемент выполнен в виде металлического кожуха с нанесенным на его поверхность поглощающим материалом и соосно установленного внутри стакана, по оси которого расположен в трубке отрезок коаксиальной линии, один конец которого выполнен в виде спиральной антенны с выступающей частью центрального проводника, являющейся зондом, другой конец соединен с высокочастотным разъемом, а наружный проводник коаксиальной линии соединен с металлическим кожухом, при этом в основании корпуса выполнены две камеры, соединенные с полостями, образованными в каждом нагрузочном элементе металлическим кожухом, стаканом и трубкой, и соответственно с входным и выходным патрубками.

На фиг.1, 2 показана конструкция нагрузки; на фиг.3 приведена конструкция нагрузочного элемента; на фиг.4 - нагрузка, состыкованная с измеряемой передающей решеткой.

Предлагаемая нагрузка 1 состоит из корпуса 2, нагрузочных элементов 3, установленных внутри корпуса 2 на его основании 4 в узлах координатной сетки с заданным законом расположения узлов, например, соответствующих размещению излучателей в измеряемой решетке. Нагрузочные элементы 3 установлены приемными антеннами 19, 21 в направлении к падающей волне (к излучателям), а ВЧ-разъемами 5 - снаружи основания 4 для подключения их к измерительной аппаратуре. В основании 4 выполнены камеры 7 и 8 для охлаждающей жидкости, которые оканчиваются входным и выходным патрубками 9 и 10, предназначенными для соединения с магистралью охлаждающей жидкости. Камеры 7 и 8 соединены с полостями нагрузочных элементов 3, образованными металлическим кожухом 14, стаканом 17 и трубкой 18, при помощи входов 12 и выходов 13. Ансамбль нагрузочных элементов 3, установленных таким способом, образует приемопоглощающую антенную решетку, способную рассеивать и поглощать большие мощности и производить измерение электрических характеристик СВЧ-сигнала и параметров передающих ФАР.

Нагрузочный элемент 3 состоит из корпуса 11 с входом 12 и выходом 13 для прохождения охлаждающей жидкости, металлического кожуха 14, на наружную поверхность которого нанесен поглотитель 16, стакана 17, установленного соосно внутри кожуха 14 трубки 18, проходящей вдоль оси нагрузочного элемента 3 внутри стакана 17 и выходящей одним концом через корпус 11, а другим концом - через верхнее основание кожуха 14, приемной спиральной антенны 19, частично размещенной внутри трубки 18 и предназначенной для приема поглощаемой мощности, СВЧ-зонда 21 для приема сигнала от излучателя, ВЧ-разъема 5, соединенного с зондом 21 кабелем, проходящим внутри антенны 19, цанговых токосъемов 22 и 23 для отвода ВЧ-токов с антенны 19 на металлическую поверхность кожуха 14 и рассеивания их в поглотителе 16. Металлический кожух 14, стакан 17 и трубка 18 образуют внутренние полости в нагрузочном элементе 3, соединенные с входом 12 и выходом 13, для заполнения охлаждающей жидкостью 15. Кожух 14, трубка 18, токосъемы 22 и 23 выполнены из металла с высокой теплопроводностью для съема тепла от поглотителя 16 и приемной антенны 19. Нагрузочный элемент 3 выполнен в виде приемопоглощающей стержневой антенны.

Нагрузка работает следующим образом.

Перед подачей СВЧ-мощности нагрузка 1 соединяется патрубками 9 и 10 с магистралью охлаждающей жидкости и стыкуется с измеряемой антенной решеткой 20. Охлаждающая жидкость через патрубок 9 поступает во входную камеру 7, откуда через вход 12 поступает во внутренние полости нагрузочных элементов 3, а через выход 13, выходную камеру 8 и патрубок 10 жидкость возвращается в свою магистраль. В качестве охлаждающей жидкости могут использоваться, например, вода и другие жидкие хладагенты. СВЧ-мощность, излученная передающей антенной решеткой 20, рассеивается в приемопоглощаемой решетке и поглощается нагрузочными элементами 3, нагревая их. Поглощение СВЧ-мощности производится следующим образом, приемная спиральная антенна 19 осуществляет прием СВЧ-мощности, токи которой через цанговые токосъемы 22 и 23 отводятся на металлическую поверхность кожуха 14 и рассеиваются в поглотителе 16, нанесенном на эту поверхность. Кроме того, поглощение СВЧ-мощности производится непосредственно самим поглотителем 16, находящимся в потоке излученной мощности. Таким образом в нагрузочном элементе 3 производится одновременное поглощение СВЧ-мощности как с помощью приемной антенны 19, так и самим поглотителем 16. Применение приемной антенны повышает эффективность поглощения СВЧ-мощности и улучшает согласование нагрузочных элементов. Съем тепла от приемной антенны 19, кожуха 14, поглотителя 16 и от всего нагретого нагрузочного элемента 3 производится охлаждающей жидкостью 15, протекающей внутри нагрузочных элементов. Отбирая тепло, охлаждающая жидкость сама нагревается и, нагретая, уходит в свою магистраль. Таким образом осуществляется рассеивание излучаемой мощности, ее поглощение и отвод тепла от нагрузочных элементов.

Измерение всей мощности передающей решетки производится известным калориметрическим методом по разности температур охлаждающей жидкости, а также путем непосредственного измерения мощности от каждого излучателя с последующим суммированием измеренной мощности.

Небольшая часть мощности излучаемого сигнала с ослаблением (30-50 дБ) принимается зондами 21 каждого нагрузочного элемента 3 от каждого излучателя решетки и поступает на высокочастотные разъемы 5. Сигнал, содержащий информацию о величине мощности и электрических параметрах каждого излучателя измеряемой решетки, снимается с высокочастотных разъемов 5 и передается на соответствующие устройства для преобразования и обработки информации.

Использование изобретения позволяет увеличить рассеивание и поглощение мощности, а также расширить функциональные возможности нагрузки и использовать ее не только в качестве поглотителя мощности, но и в качестве измерительного устройства, так как она позволяет измерять целый ряд параметров (СВЧ-мощность, амплитудно-фазовое распределение, диаграмму направленности, электрическую длину антенной решетки и др.) и проводить диагностику технического состояния антенной решетки непосредственно во время работы на высоком уровне мощности, уменьшить количество используемой измерительной аппаратуры при выполнении измерений и снизить стоимость этих измерений.

Использование: для поглощения СВЧ-мощности и для измерения электрических параметров мощных физированных антенных решеток с электронным управлением луча. Сущность изобретения: устройство содержит проводящий корпус, внутри которого на основании размещены нагрузочные элементы. Каждый нагрузочный элемент выполнен в виде металлического кожуха, на поверхность которого нанесен поглощающий материал. Внутри соосно установлен стакан, по оси которого в трубке расположен отрезок коаксильной линии, один конец которого выполнен в виде спиральной антенны с выступающей частью центрального проводника. Другой конец коаксильной линии соединен с высокочастотным разъемом, а наружный проводник соединен с металлическим кожухом. В основании корпуса выполнены две камеры, соединенные с полостями, образованными внутри каждого нагрузочного элемента металлическим кожухом, стаканом и трубкой для циркуляции хладоносителя. 4 ил.

СВЧ-НАГРУЗКА, содержащая проводящий корпус, внутри которого на основании размещены нагрузочные элементы, входной и выходной патрубки для хладоносителя, отличающаяся тем, что, с целью увеличения рассеивания поглощаемой мощности и обеспечения возможности измерения ее электрических характеристик, каждый нагрузочный элемент выполнен в виде металлического кожуха с нанесенным на его поверхность поглощающим материалом и соосно установленного внутри стакана, по оси которого расположен в трубке отрезок коаксиальной линии, один конец которого выполнен в виде спиральной антенны с выступающей частью центрального проводника, являющейся зондом, другой конец соединен с высокочастотным разъемом, а наружный проводник соединен с металлическим кожухом, при этом в основании корпуса выполнены две камеры, соединенные с полостями, образованными в каждом нагрузочном элементе металлическим кожухом, стаканом и трубкой, и соответственно с входным и выходным патрубками.