КОАКСИАЛЬНО-ВОЛНОВОДНЫЙ ПЕРЕХОД Российский патент 2003 года по МПК H01P5/103 

Изобретение относится к сверхвысокочастотной радиотехнике и может быть использовано в качестве согласованного перехода от коаксиальной линии к круглому волноводу.

Известен соосный переход с волновода на линию с Т-волной (А.с. 675495), содержащий отрезок прямоугольного волновода, к торцевой стенке которого присоединен отрезок с Т-волной и четвертьволновый возбуждающий элемент.

Недостатком известного перехода является то, что он удовлетворительно работает в условиях ограниченного перепада волновых сопротивлений между отрезками волновода и линии с Т-волной.

Известен коаксиально-волноводный переход (А.с. 879686, прототип и базовый объект), содержащий каскадно соединенные отрезок коаксиальной линии передачи, промежуточную коаксиальную секцию и отрезок круглого волновода, заполненного диэлектриком, в котором размещен элемент связи в виде продольной металлической пластины.

Недостатком известного перехода является сложность конструкции и отсутствие элементов настройки, обеспечивающих вариации электрических характеристик перехода в широком диапазоне частот.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции коаксиально-волноводного перехода и обеспечение возможности перестройки его характеристик в широком диапазоне частот.

Поставленная цель достигается тем, что коаксиальная линия подключена к торцевой стенке круглого волновода со смещением относительно продольной оси волновода, элемент связи выполнен в виде проводника, являющегося продолжением центрального проводника коаксиальной линии и замкнутого на продольной стенке волновода. Кроме того, в переход введены элементы настройки, расположенные в плоскости элемента связи.

Что касается доказательств существенности отличий, то в рамках доступных авторам материалов не обнаружены признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого объекта.

Суть технического решения предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где показан общий вид коаксиально-волноводного перехода, преобразующего волну ТЕМ коаксиальной линии в волну ТЕ11 круглого волновода.

Коаксиально-волноводный переход содержит в статическом состоянии отрезок коаксиальной линии 1, установленный на торцевой стенке 2 круглого волновода 3. Коаксиальная линия 1 через элемент связи 4 в виде проводника, являющегося продолжением центрального проводника 5 коаксиальной линии, замкнута на продольную стенку волновода 3. Элемент связи снабжен перемычкой 6. Между торцевой стенкой 2 и перемычкой 6 установлен настроечный винт 7. Дополнительно на выходе отрезка волновода установлены настроечные винты 8. Винты 7 и 8 размещены в плоскости элемента связи.

Предлагаемое устройство (см. чертеж) работает следующим образом.

Преобразование волны ТЕМ коаксиальной линии 1 в волну ТЕ11 круглого волновода 3 осуществляется с помощью элемента связи 4, выполненного в виде проводника, являющегося продолжением центрального проводника 5 коаксиальной линии 1 и состоящего из продольной (относительно оси волновода 3), наклонной и вертикальной частей. Угол наклона зависит от отношения λ₀/D и уточняется экспериментально.

Общая длина продольной и наклонной частей элемента связи равна λ₀/2, где λ₀ - длина волны в свободном пространстве, при этом вертикальная часть является индуктивной нагрузкой конца наклонной части, что обеспечивает излучение подводимой коаксиальной линией 1 электромагнитной энергии волны ТЕМ в верхнее полупространство круглого волновода 3 и одновременное преобразование ее в волну ТЕ11 круглого волновода.

Общая длина продольной части, наклонной части до перемычки и перемычки 6 также равна λ₀/2, что обеспечивает отсечку волны ТЕМ и полное преобразование ее в волну ТЕ11.

Вертикальная часть элемента связи и перемычка вносят индуктивную составляющую реактивного сопротивления элемента связи, что компенсирует емкостную составляющую продольной и наклонной частей. Окончательная настройка элемента связи производится с помощью винта 7.

Смещение оси коаксиальной линии l₁ относительно оси круглого волновода 3 обеспечивает трансформацию элементом связи 4 волновых сопротивлений коаксиальной линии и круглого волновода. Экспериментально установлено, что величина смещения, а также длина продольной части элемента связи l₁=l₂=0.1D, где D - диаметр круглого волновода.

Элемент связи замкнут на продольную стенку круглого волновода на расстоянии l₃=0.21λ_в, где λ_в - длина волны ТЕ11 в круглом волноводе, от торцевой стенки 2.

Дополнительные настроечные винты 8 расположены на расстоянии l₄=0.28λ_в от торцевой стенки 2. Винты 8 обеспечивают смещение настройки коаксиально-волноводного перехода в сторону нижней части диапазона.

В отличие от прототипа, конструкция предлагаемого устройства является более простой и обеспечивает возможность перестройки коаксиально-волноводного перехода в широком диапазоне частот.

Изобретение относится к сверхвысокочастотной радиотехнике и может быть использовано в качестве согласованного перехода между коаксиальной линией и круглым волноводом. Техническим результатом является упрощение конструкции и обеспечение возможности перестройки электрических характеристик перехода в диапазоне частот волновода. Отрезок коаксиальной линии установлен на торцевой стенке круглого волновода со смещением их осей симметрии. Элемент связи выполнен в виде продолжения центрального проводника и содержит продольную, наклонную, вертикальную части и перемычку, величина которых согласована с λ₀. Введены элементы настройки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Коаксиально-волноводный переход, содержащий отрезок коаксиальной линии передачи, отрезок круглого волновода и элемент связи, замкнутый на продольную стенку круглого волновода, отличающийся тем, что отрезок коаксиальной линии установлен на торцевой стенке круглого волновода, элемент связи выполнен в виде продолжения центрального проводника коаксиальной линии и содержит продольную относительно оси волновода наклонную и вертикальную части и перемычку, установленную на нижней стороне элемента связи, при этом длина продольной части равна величине смещения коаксиальной линии относительно оси круглого волновода и равна 0,1D, где D - диаметр волновода; общая длина продольной и наклонной частей равна λ₀/2, где λ₀ - длина волновода в свободном пространстве; общая длина продольной части, наклонной части до перемычки и перемычки равны λ₀/2, при этом оси коаксиальной линии, круглого волновода, элемента связи и перемычка находятся в одной плоскости, в которой также в стенке волновода установлены настроечные винты, два из которых расположены в нижней части стенки волновода на расстоянии 0,1 и 0,28λ_в, а один в вертикальной части стенки волновода на расстоянии 0,28λ_в от торцевой стенки волновода, где λ_в - длина волны ТЕ11, а элемент связи своей вертикальной частью замкнут на нижнюю стенку волновода на расстоянии 0,21λ_в.
2. Коаксиально-волноводный переход по п. 1, отличающийся тем, что угол между осями наклонной части элемента связи и круглого волновода составляет 26-30^o.