СВЧ-НАГРУЗКА Российский патент 2004 года по МПК H01P1/26 

Описание патента на изобретение RU2234769C1

Предлагаемое изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано как оконечная нагрузка в волноводных трактах с повышенным уровнем мощности.

Известны нагрузки [Байчурин А.С. Расчет, конструирование и изготовление волноводных устройств и объемных резонаторов. Госэнергоиздат, 1963 г.], выполненные из металлов с низкой проводимостью, например нержавеющих сталей, в виде П-образного волновода. Однако продольные размеры таких нагрузок весьма значительны около 20 λо, где λо - длина волны в свободном пространстве, что уже само по себе бывает неприемлемо, тем более при использовании волноводов иного типа (формы) - круглых, коаксиальных и др., когда включение в тракт такой нагрузки потребует трансформатора типа волны.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой СВЧ-нагрузке является конструкция нагрузки, выполненной в виде ребристой структуры, размещенной на одной или обеих стенках прямоугольного волновода [патент SU 1827042, H 01 p 1/26].

Недостатком этой нагрузки является то, что ориентация, форма ребер (прямоугольная) и размеры приводят к размещению точек наибольшей напряженности электрических полей в отрезке прямоугольного волновода, пазах и кромках ребер по одной линии - средней линии широкой стенки волновода и без того являющейся линией наименьшей электропрочности, что понижает электропрочность нагрузки.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в повышении электропрочности и уровня согласования СВЧ-нагрузки.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что СВЧ-нагрузка содержит отрезок прямоугольного волновода с ребристой структурой в виде ребер и пазов, выполненных внутри отрезка прямоугольного волновода на одной или двух его широких стенках. Отличается предлагаемая СВЧ-нагрузка тем, что отрезок прямоугольного волновода выполнен из металла с низкой проводимостью, а ребра и пазы ребристой структуры отрезка прямоугольного волновода расположены под углом к узкой стенке отрезка прямоугольного волновода, причем электрическая высота ребер и глубина пазов изменяется от начала нагрузки к ее концу от 0 до π/2.

Кроме того, ребра и пазы могут быть выполнены внутри отрезка прямоугольного волновода под углом к узкой стенке отрезка прямоугольного волновода и под углом к широкой стенке отрезка прямоугольного волновода одновременно либо только под углом только к широкой стенке отрезка прямоугольного волновода. Поверхность ребер ребристой структуры, обращенная к внутренней полости отрезка прямоугольного волновода, притуплена, а ребристая структура выполнена с переменным шагом.

На фиг.1 представлена конструкция СВЧ-нагрузки с расположением ребер и пазов под углом к узкой стенке отрезка прямоугольного волновода

На фиг.2 представлена конструкция СВЧ-нагрузки с расположением ребер и пазов под углом к широкой стенке отрезка прямоугольного волновода.

На фиг.3 - сечение СВЧ-нагрузки с расположением ребер и пазов одновременно под углом и к узкой стенке отрезка прямоугольного волновода и к широкой стенке отрезка прямоугольного волновода.

СВЧ-нагрузка содержит отрезок прямоугольного волновода 1, на внутренней стенке которого выполнены короткозамкнутые пазы 2, ребра 3, электрическая длина которых изменяется от 0 в начале СВЧ-нагрузки до π/2 в ее конце. Короткозамкнутые пазы 2 и ребра 3 образуют ребристую структуру.

СВЧ-нагрузка работает следующим образом: бегущая волна электромагнитного поля, распространяющаяся вдоль отрезка волновода 1, возбуждает стоячие волны в каждом из пазов 2. Пазы образуют короткозамкнутые отрезки волноводов. В соответствии с этим потери и электропрочность определяются их размерами и низкой проводимостью металла. Зависимость электропрочности от проводимости является вторичной функцией, определяемой ее зависимостью от нагрева.

Наиболее опасными с точки зрения электрической прочности являются точки сопряжения отрезка волновода 1 и пазов 2, расположенные вдоль средней линии широкой стенки отрезка волновода. Это обусловлено тем, что в этих точках достигают максимума:

- электрическое поле волны, распространяющейся в отрезке волновода;

- поле в короткозамкнутом отрезке волновода (в пазу), изменяющееся от нуля на короткозамкнутом конце до максимума на его открытом конце;

- поле, возбуждаемое на кромках ребер, обращенных к внутренней полости отрезка волновода.

Выполнение пазов и ребер с наклоном по отношению к узкой стенке отрезка волновода 1 позволяет увеличить длину пазов и тем самым уменьшить длину волны в волноводах λвн, образованных этими пазами, уменьшить плотность поля в них и в том числе и в максимумах на их открытых концах. Уменьшение λвн приводит к уменьшению высоты ребер, что в свою очередь снижает их перегрев и тем самым повышает электропрочность. Наклон ребер по отношению к широкой стенке отрезка волновода 1 позволяет разнести острые кромки ребер, что уменьшает плотность электрического поля вблизи них и соответственно повышает электропрочность.

Этот эффект усиливается, если концы ребер 3, обращенные к внутренней полости отрезка прямоугольного волновода, притупить.

Совмещение углов наклона ребер и пазов к обеим вышеназванным стенкам и притупление их концов позволяет еще более повысить электропрочность. Выполнение ребер с переменным шагом позволяет на начальном участке нагрузки, при малой высоте ребер сделать толщину ребер малой, что улучшает согласование нагрузки, а в конце нагрузки, когда их высота близка к π/2, увеличить ее. Этим достигается снижение перегрева кромок ребер в местах минимальной электропрочности и, следовательно, повышается электропрочность нагрузки.

Нагрузка может быть изготовлена из любого металла с низкой проводимостью: нержавеющие стали, титан и др. известными способами, токарными, фрезерными, электроэрозионными в зависимости от типа (формы) волновода и имеющегося оборудования.

Похожие патенты RU2234769C1

название год авторы номер документа
СВЧ-НАГРУЗКА 2004
  • Добисов Вадим Иванович
  • Синева Фаина Сергеевна
RU2279740C1
ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ПОЛОСНО-ЗАПИРАЮЩИЙ ВОЛНОВОДНЫЙ ФИЛЬТР 2019
  • Гойхман Михаил Борисович
  • Громов Александр Викторович
  • Палицин Алексей Валентинович
  • Родин Юрий Валентинович
RU2696817C1
ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ПОЛОСНО-ЗАПИРАЮЩИЙ ВОЛНОВОДНЫЙ ФИЛЬТР 2017
  • Палицин Алексей Валентинович
  • Родин Юрий Валентинович
RU2649089C1
РАЗДЕЛИТЕЛЬ КРУГОВОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ 1998
  • Помазков А.П.
  • Колесников С.В.
RU2179355C2
ВОЗБУДИТЕЛЬ ВОЛН H и E 2022
  • Хомяков Александр Викторович
  • Бутырина Дарья Юрьевна
  • Гусев Антон Львович
  • Манаенков Евгений Васильевич
RU2807588C1
БАЛАНСНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ 1991
  • Легенкин С.А.
  • Амирян Р.А.
RU2034394C1
ВОЛНОВОДНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ СВЧ-МОЩНОСТИ 2004
  • Давидович М.В.
  • Лопатин А.А.
RU2265927C1
ЛИНЕЙНАЯ ВОЛНОВОДНО-ЩЕЛЕВАЯ АНТЕННАЯ РЕШЕТКА БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ 2009
  • Митин Владимир Александрович
  • Позднякова Раиса Дмитриевна
  • Синани Анатолий Исакович
RU2382451C1
РЕЗОНАНСНЫЙ СВЧ КОМПРЕССОР 2015
  • Артёменко Сергей Николаевич
RU2596865C1
ВОЛНОВОДНЫЙ ФИЛЬТР ВЕРХНИХ ЧАСТОТ 2013
  • Палицин Алексей Валентинович
  • Родин Юрий Валентинович
RU2517397C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 234 769 C1

Реферат патента 2004 года СВЧ-НАГРУЗКА

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано как оконечная нагрузка в волноводных трактах с повышенным уровнем мощности. Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что СВЧ-нагрузка содержит отрезок прямоугольного волновода с ребристой структурой в виде ребер и пазов, выполненных внутри отрезка прямоугольного волновода на одной или двух его широких стенках. Отличается предлагаемая СВЧ-нагрузка тем, что отрезок прямоугольного волновода выполнен из металла с низкой проводимостью, а ребра и пазы ребристой структуры отрезка прямоугольного волновода расположены под углом к узкой стенке отрезка прямоугольного волновода, причем электрическая высота ребер и глубина пазов изменяется от начала нагрузки к ее концу от 0 до π/2. Кроме того, ребра и пазы могут быть выполнены под углом к узкой стенке отрезка прямоугольного волновода и под углом к широкой стенке отрезка прямоугольного волновода одновременно либо только под углом к только широкой стенке отрезка прямоугольного волновода. Поверхность ребер ребристой структуры, обращенная к внутренней полости отрезка прямоугольного волновода, притуплена, а ребристая структура выполнена с переменным шагом. Технический результат состоит в повышении электропрочности и уровня согласования. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 234 769 C1

1. СВЧ-нагрузка, содержащая отрезок прямоугольного волновода с ребристой структурой в виде ребер и пазов, установленных на одной или двух его широких стенках и выполненного из металла с низкой проводимостью, отличающаяся тем, что ребра и пазы ребристой структуры отрезка прямоугольного волновода расположены под углом к оси, параллельной узкой стенке отрезка прямоугольного волновода, причем электрическая высота ребер и глубина пазов изменяется от начала нагрузки к ее концу от 0 до π/2.2. СВЧ-нагрузка по п.1, отличающаяся тем, что ребра и пазы расположены под углом к широкой стенке отрезка прямоугольного волновода.3. СВЧ-нагрузка по п.1, отличающаяся тем, что ребра и пазы расположены под углом и к широкой, и к узкой стенкам отрезка прямоугольного волновода.4. СВЧ-нагрузка по п.1, отличающаяся тем, что поверхность ребра ребристой структуры, обращенная к внутренней полости отрезка прямоугольного волновода, притуплена.5. СВЧ-нагрузка по п.1, отличающаяся тем, что ребристая структура выполнена с переменным шагом.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2004 года RU2234769C1

SU 1827042 А3, 07.07.1993
Волноводная нагрузка 1989
  • Усэнков Вадим Валерьевич
  • Чагаев Георгий Сергеевич
SU1653037A1
US 3634783 А, 11.01.1972
US 3904993 А, 09.09.1975
US 5801598 А 01.09.1998.

RU 2 234 769 C1

Авторы

Добисов В.И.

Синева Ф.С.

Даты

2004-08-20Публикация

2003-03-11Подача