ВОЗБУДИТЕЛЬ ВОЛНЫ Н01 Российский патент 2015 года по МПК H01P1/00 H01P1/16 H01P5/12 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к волноводной и антенной технике, и может быть использовано в качестве устройства в длинных магистральных волноводных линиях связи.

Известен возбудитель волны H01 в круглом волноводе. Конструкция данного возбудителя основана на принципе плавной деформации формы поперечного сечения волновода и структуры электрического поля (Устройства СВЧ: Учеб. Пособие / Под ред. Д.М. Сазонова. - М.: Высш. школа, 1988., с. 61).

Недостатками данной конструкции являются:

- технологическая сложность изготовления плавных переходов;

- большие продольные размеры возбудителя;

- большие вносимые потери.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является возбудитель волны H01 в круглом волноводе. Конструкция данного возбудителя основана на принципе деления мощности на 4 и параллельном питании круглого волновода через элементы связи, находящиеся на боковой поверхности круглого волновода, геометрические оси которых расположены во взаимно-перпендикулярных плоскостях для получения необходимой структуры электрического поля (Заявка США №2010/0123529, H01P 1/16, опубл. 2010 г.).

Недостатки данной конструкции:

- большие поперечные размеры возбудителя;

- необходимость выравнивания электрических длин каналов делителя мощности;

- высокий относительный уровень мощности других типов волн, отличных от волны H01 на выходе возбудителя ввиду отсутствия модовой фильтрации.

Перед авторами стояла задача создания возбудителя волны H01, лишенного перечисленных недостатков.

Техническим результатом заявляемого возбудителя волны H01 является его конструктивное упрощение при одновременном улучшении его технических характеристик.

Задача решена за счет того, что волноводный делитель мощности содержит Е-плоскостное Т-образное разветвление, боковые плечи которого изогнуты в Е-плоскости по окружности, центр которой совпадает с осью отрезка круглого волновода; при этом к каждому из боковых плеч Е-плоскостного Т-образного разветвления со стороны, обращенной к отрезку круглого волновода, пристыкованы n прямоугольных волноводов, расположенных с постоянным шагом, кратным целому числу длин волн, являющихся элементами питания отрезка круглого волновода.

Равноамплитудное возбуждение элементов питания отрезка круглого волновода обеспечено за счет изменения размера узких стенок прямоугольных волноводов.

Боковые плечи Е-плоскостного Т-образного разветвления и элементы питания отрезка круглого волновода, максимально удаленные от Е-плоскостного Т-образного разветвления, выполнены в виде Е-плоскостных волноводных изгибов.

Боковые плечи Е-плоскостного Т-образного разветвления соединены с согласованными нагрузками.

В возбудитель волны H01 дополнительно введен модовый фильтр, установленный в отрезке круглого волновода.

Возбудитель волны H01 выполнен в виде набора плит с углублениями и отверстиями, образующих при объединении между собой систему волноводных элементов.

Заявляемый возбудитель волны H01 обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.

Заявляемый возбудитель волны H01, по мнению заявителя и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. неизвестен из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.

Сущность предлагаемого решения поясняется с помощью чертежей,

где:

- на фиг. 1 представлена схема возбудителя волны H01;

- на фиг. 2 - разрез возбудителя волны H01 по продольной оси.

В качестве примера рассмотрен возбудитель волны H01, имеющий четыре элемента питания.

Возбудитель волны H01 состоит из Е-плоскостного Т-образного разветвления 1, боковые плечи 2 которого изогнуты в Е-плоскости по окружности, центр которой совпадает с осью отрезка круглого волновода 3. Каждое из боковых плеч 2 Е-плоскостного Т-образного разветвления 1 соединено с отрезком круглого волновода 3 через прямоугольные волноводы 4, расположенные с шагом λ_в. С одного конца отрезка круглого волновода 3 установлен короткозамыкатель 5. В отрезок круглого волновода 3 установлен модовый фильтр 6.

Размеры узких стенок прямоугольных волноводов 4 выбраны из условия равноамплитудного возбуждения элементов питания отрезка круглого волновода 3. Для данной реализации возбудителя волны H01: b1=1.2b, b2=b, где b - размер узкой стенки бокового плеча 2 Е-плоскостного Т-образного разветвления 1.

Устройство работает следующим образом.

СВЧ сигнал поступает на вход Е-плоскостного Т-образного разветвления 1 и делится в нем на два противофазных сигнала одинаковой амплитуды, которые по боковым плечам 2 Е-плоскостного Т-образного разветвления 1 поступают в прямоугольные волноводы 4 и возбуждают в отрезке круглого волновода 3 с короткозамыкателем 5 волну H01. Положение короткозамыкателя 5 выбирается из условия наиболее оптимального согласования и возбуждения минимального количества паразитных типов волн. Далее волна H01 распространяется по отрезку круглого волновода 3, в котором установлен модовый фильтр 6, осуществляющий фильтрацию паразитных типов волн.

Для уменьшения габаритов устройства и увеличения степени интеграции волноводные элементы выполнены в виде набора плит с углублениями и отверстиями, образующих при объединении между собой систему волноводных элементов. Кроме того, данный набор плит может быть помещен в отрезок круглого волновода 3, к выходу которого подсоединен входной волновод прямоугольного сечения с волной H10, что способствует максимальной степени интеграции.

Для подтверждения правильности выбранного технического решения были изготовлены опытные образцы возбудителя волны H01 Ка диапазона, у которых получены следующие технические характеристики:

- КСВН - не более 1,2;

- потери - 0,1 дБ.

На основании произведенных испытаний можно сделать вывод, что возбудитель волны H01 по своим электрическим характеристикам не уступает аналогам, но при этом имеет преимущество в конструктивном исполнении, так как имеет небольшую длину при условии того, что поперечное сечение минимально выходит за диаметр круглого волновода.

На предприятии разработан комплект конструкторской документации на заявляемый возбудитель волны H01. Изготовлена опытная партия изделий, успешно прошедшая испытания, что подтверждает соответствие заявляемого решения критерию «промышленная применимость» для изобретения.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к волноводной и антенной технике, и может быть использовано в качестве устройства в длинных магистральных волноводных линиях связи. Техническим результатом заявляемого возбудителя волны H01 является его конструктивное упрощение при одновременном улучшении его технических характеристик. Для этого возбудитель волны H01 состоит из Е-плоскостного Т-образного разветвления 1, боковые плечи 2 которого изогнуты в Е-плоскости по окружности, центр которой совпадает с осью отрезка круглого волновода 3. Каждое из боковых плеч 2 Е-плоскостного Т-образного разветвления 1 соединено с отрезком круглого волновода 3 через прямоугольные волноводы 4, расположенные с шагом λ_в. С одного конца отрезка круглого волновода 3 установлен короткозамыкатель 5. В отрезок круглого волновода 3 установлен модовый фильтр 6. Размеры узких стенок прямоугольных волноводов 4 выбраны из условия равноамплитудного возбуждения элементов питания отрезка круглого волновода 3. Для данной реализации возбудителя волны H01: b1=1.2b, b2=b, где b - размер узкой стенки бокового плеча 2 Е-плоскостного Т-образного разветвления 1. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Возбудитель волны H01, содержащий отрезок круглого волновода, с одной стороны которого установлен короткозамыкатель, а также волноводный делитель мощности, связанный с отрезком круглого волновода через элементы питания, расположенные на боковой стенке отрезка круглого волновода, отличающийся тем, что волноводный делитель мощности содержит Е-плоскостное Т-образное разветвление, боковые плечи которого изогнуты в Е-плоскости по окружности, центр которой совпадает с осью отрезка круглого волновода; при этом к каждому из боковых плеч Е-плоскостного Т-образного разветвления со стороны, обращенной к отрезку круглого волновода, пристыкованы n прямоугольных волноводов, расположенных с постоянным шагом, кратным целому числу длин волн, являющихся элементами питания отрезка круглого волновода.

2. Возбудитель волны H01 по п. 1, отличающийся тем, что равноамплитудное возбуждение элементов питания отрезка круглого волновода обеспечено за счет изменения размера узких стенок прямоугольных волноводов.

3. Возбудитель волны H01 по п. 1, отличающийся тем, что боковые плечи Е-плоскостного Т-образного разветвления и элементы питания отрезка круглого волновода, максимально удаленные от Е-плоскостного Т-образного разветвления, выполнены в виде Е-плоскостных волноводных изгибов.

4. Возбудитель волны H01 по п. 1, отличающийся тем, что боковые плечи Е-плоскостного Т-образного разветвления соединены с согласованными нагрузками.

5. Возбудитель волны H01 по п. 1, отличающийся тем, что в него дополнительно введен модовый фильтр, установленный в отрезке круглого волновода.

6. Возбудитель волны H01 по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен в виде набора плит с углублениями и отверстиями, образующих при объединении между собой систему волноводных элементов.