НАПРАВЛЕННЫЙ ОТВЕТВИТЕЛЬ Российский патент 2003 года по МПК H01P5/18 

Изобретение относится к радиотехнической промышленности средств связи и может использоваться в волноводной, СВЧ измерительной и антенной технике.

Известны волноводные направленные ответвители (Н.О.) с перекрещивающимися каналами, общей широкой стенкой и двумя крестообразными [1] или наклонными прямоугольными [2, 3] щелями.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому направленному ответвителю является "Направленный ответвитель" [4], содержащий два прямоугольных волновода, ориентированных под углом 90^o друг к другу и имеющих общий участок широкой стенки со щелями связи в ней в количестве 2n, расположенными в виде двух рядов, параллельных продольной оси одного из волноводов.

Недостатком известных направленных ответвителей является нестабильность переходного ослабления в диапазоне частот, особенно при значениях L_п<5-6 дБ, реализуемых при длинах щелей l_щ>0,4λ,, a L_п<2-3 дБ, где λ - длина волны в свободном пространстве, вообще недостижимо без ухудшения согласования и направенных свойств.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в уменьшении переходного ослабления и повышении его стабильности в диапазоне частот.

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что направленный ответвитель содержит два прямоугольных волновода, имеющих общий участок широкой стенки с областью связи в нем, выполненной из щелей, размещенных в двух рядах по обе стороны от осевой линии одного из волноводов. Отличительными признаками предлагаемого направленного ответвителя является то, что прямоугольные волноводы ориентированы под углом (90±α)^o друг к другу, где 0^o<α<45^o, общий участок широкой стенки волноводов имеет форму параллелограмма со щелями связи различной длины от 0,1λ до 0,49λ, ориентированными вдоль большой диагонали параллелограмма. Каждые две щели, расположенные симметрично относительно точки пересечения диагоналей параллелограмма, параллельны и имеют одинаковые длину и ширину, а расстояние между центрами щелей различных рядов, стоящих напротив друг друга, изменяется от 0,2λ_В до 0,3λ_B, где λ_B - длина волны в другом волноводе.

На фиг.1 изображен предлагаемый направленный ответвитель.

На фиг.2 - графики зависимости переходного ослабления одиночной щели (а) и фазы (б) поля, возбуждаемого одиночной щелью в ответвленном канале в диапазоне частот для угла между магистральным и ответвленным каналами β = 90^o и β≠90^o.

На фиг.3 - графики зависимости изменения переходного ослабления ответвителя с β = 90^o и β = 108^o при изменении частоты на 1%.

Предлагаемый направленный ответвитель, изображенный на фиг.1, содержит два пересекающихся под углом β≠90^o волновода 1 и 2, имеющих общую широкую стенку 3 в форме параллелограмма, в которой по обе стороны оси волновода 2 выполнены два ряда наклонных щелей различной длины, ориентированных вдоль большой диагонали АВ параллелограмма. Щели 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9, 10 и 11, центры которых расположены симметрично относительно т. О - точки пересечения диагоналей параллелограмма, равны и параллельны.

Расстояние между центрами щелей разных рядов, стоящими напротив друг друга, близко к λ_В/4, где λ_В - длина волны в волноводе 2.

Принцип работы предлагаемого устройства состоит в следующем.

электромагнитные волны, распространяющиеся в волноводе 1 (см. фиг.1, a), возбуждают щели 4-7 в области связи с определенной фазой и амплитудой, обеспечивая тем самым переход части энергии в волновод 2. Попарное равенство щелей и расположение их на расстоянии ≈λ_В/4 обеспечивает направленные свойства, а взаимное расположение волноводов и элементов связи позволяет реализовать фазовые соотношения, обеспечивающие стабилизацию переходного ослабления в диапазоне частот.

Переходное ослабление каждой щели не зависит от того, в какой четверти параллелограмма щель расположена и незначительно уменьшается при увеличении частоты, причем изменение угла наклона связанных каналов влияет слабо. Фазы щелей, расположенных в первой и третьей четверти параллелограмма, одинаковы и не зависят от частоты и угла наклона связанных каналов. А фазы щелей, расположенных во второй и четвертой четвертях, имеют противоположную зависимость от частоты, причем, чем более угол поворота каналов отличается от 90^o, тем выше производная ϕ по частоте.

Увеличение разности ϕ щелей, расположенных во второй и четвертой четвертях параллелограмма, на f_в приводит к увеличению переходного ослабления всего Н. О. по мере увеличения частоты и угла канала связанных каналов, т.е. к уменьшению частотной зависимости переходного ослабления Н. О. в целом (ΔL_п/%Δf).
Таким образом, в предлагаемом направленном ответвителе достигается возможность практической реализации направленного ответвителя с независимым от частоты переходным ослаблением до уровня 4-5 дБ.

Литература
1. "Optimized Crossed Slot Directional Coupler", W.A. Geoffrey Voss, The microwave journal, may, 1963 г.

2. Патент США 3537037, кл. 333-11, H 01 p 5/12, опубл. 27.10.70 г. "СВЧ направленный ответвитель, выполненный на основе пересекающихся волноводов".

3. Патент Англии 1272538, H1W, H 01 p 5/14, опубл. 3.05.72 г. "Микроволновый ответвитель с пересекающимися волноводами", Харлес Томас Брумбауг.

4. "Направленный ответвитель". Винярская Н.А., Митин В.А., Позднякова Р. Д., Ястребов Б.П. Патент на изобретение 2131634 с приоритетом от 8.10.97.

Изобретение относится к радиотехнической промышленности средств связи и может использоваться в волноводной, СВЧ измерительной и антенной технике. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в уменьшении переходного ослабления и повышении его стабильности в диапазоне частот. Сущность заявляемого технического решения: направленный ответвитель содержит два прямоугольных волновода, имеющих общий участок широкой стенки с областью связи в нем, выполненной из щелей, размещенных в двух рядах по обе стороны от осевой линии одного из волноводов. Отличительными признаками предлагаемого направленного ответвителя является то, что прямоугольные волноводы ориентированы под углом (90±α)^o друг к другу, где 0^o<α<45^o, общий участок широкой стенки волноводов имеет форму параллелограмма со щелями связи различной длины от 0,1λ до 0,49λ, ориентированными вдоль большой диагонали параллелограмма. Каждые две щели, расположенные симметрично относительно точки пересечения диагоналей параллелограмма, параллельны и имеют одинаковые длину и ширину, а расстояние между центрами щелей различных рядов, стоящих напротив друг друга, изменяется от 0,2λ_В до 0,3λ_B, где λ_B - длина волны в другом волноводе. 3 ил.

Направленный ответвитель, содержащий два прямоугольных волновода, имеющих общий участок широкой стенки с областью связи в нем, выполненной из щелей, размещенных в двух рядах по обе стороны от осевой линии одного из волноводов, отличающийся тем, что прямоугольные волноводы ориентированы под углом (90±α)^o друг к другу, где 0^o<α<45^o, общий участок широкой стенки волноводов имеет форму параллелограмма со щелями связи различной длины от 0,1λ до 0,49λ, где λ - длина волны в свободном пространстве, ориентированными вдоль большой диагонали параллелограмма, при этом каждые две щели, расположенные симметрично относительно точки пересечения диагоналей параллелограмма, параллельны и имеют одинаковые длину и ширину, а расстояние между центрами щелей различных рядов, стоящих напротив друг друга, изменяется от 0,2λ_В до 0,3λ_B, где λ_B - длина волны в другом волноводе.