УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЕНИЯ КВАДРАТНОГО ВОЛНОВОДА Российский патент 2017 года по МПК H01Q21/24 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к элементам и узлам СВЧ-трактов антенн с круговой поляризацией поля излучения, и может быть использовано для возбуждения волноводных поляризационных секций квадратного поперечного сечения.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является устройство возбуждения квадратного волновода (Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств. М.С. Жук, Ю.Б. Молочков, М., «Энергия», 1973 г., стр. 152, рис. 3-18), содержащее коаксиальную линию и плавный волноводный переход от прямоугольного поперечного сечения к квадратному поперечному сечению, вход которого соединен с прямоугольным волноводом, при этом стороны поперечного сечения прямоугольного волновода повернуты на 45° относительно сторон поперечного сечения выхода плавного волноводного перехода. Посредством известного устройства в квадратном волноводе возбуждаются ортогонально поляризованные волны Н₁₀ и H₀₁ с равными амплитудами.

Недостатком известного устройства возбуждения квадратного волновода является то, что невозможно использовать коаксиальную линию без дополнительного устройства, например коаксиально-волноводного перехода, что приводит к увеличению продольных размеров устройства возбуждения.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в уменьшении габаритных размеров устройства возбуждения и в подавлении высших типов волн в нем.

Данный технический результат достигается тем, что в устройстве возбуждения квадратного волновода, содержащем коаксиальную линию и плавный волноводный переход от прямоугольного поперечного сечения к квадратному поперечному сечению, вход которого соединен с прямоугольным волноводом, при этом стороны поперечного сечения прямоугольного волновода повернуты на 45° относительно сторон поперечного сечения выхода плавного волноводного перехода, новым является то, что в прямоугольном волноводе введены короткозамыкатель и металлические пластины, каждая из которых установлена в центре соответствующей широкой стенки прямоугольного волновода, при этом металлические пластины расположены симметрично относительно продольной оси, дополнительно в плавном волноводном переходе симметрично относительно продольной оси размещены металлические гребни с изменяющимся зазором между ними, при этом в одном из металлических гребней в плоскости сочленения плавного волноводного перехода и прямоугольного волновода выполнено отверстие, в котором расположена коаксиальная линия, центральный проводник которой удлинен в зазор между металлическими гребнями и соединен с другим гребнем, при этом металлические пластины и гребни лежат в одной плоскости продольного сечения устройства возбуждения квадратного волновода.

Применение короткозамыкателя и металлических пластин, каждая из которых установлена в центре соответствующей широкой стенки прямоугольного волновода симметрично относительно продольной оси, а также установка в плавном волноводном переходе металлических гребней с изменяющимся зазором между ними, позволяет уменьшить габаритные размеры устройства возбуждения и подавить высшие типы волн.

В одном из металлических гребней в плоскости сочленения плавного перехода и волновода с прямоугольным поперечным сечением проложена коаксиальная линия, центральный проводник которой удлинен в зазор между металлическими гребнями и соединен с другим гребнем, позволяет возбудить в квадратном волноводе ортогонально поляризованные волны Н₁₀ и H₀₁ с равными амплитудами при помощи коаксиальной линии без увеличения продольных размеров устройства.

На фиг. 1 и 2 представлен вариант выполнения устройства возбуждения квадратного волновода (главный вид с разрезом и вид спереди соответственно).

Устройство возбуждения квадратного волновода (фиг. 1, 2) содержит прямоугольный волновод 1 с короткозамыкателем 2, плавный волноводный переход 3 от прямоугольного поперечного сечения к квадратному поперечному сечению, коаксиальную линию 4, две металлические пластины 6 и 7, два металлических гребня 8 и 9.

Вход плавного волноводного перехода 3 от прямоугольного поперечного сечения к квадратному поперечному сечению соединен с прямоугольным волноводом 1. При этом стороны поперечного сечения прямоугольного волновода 1 повернуты на 45° относительно сторон поперечного сечения выхода плавного волноводного перехода 3. Каждая металлическая пластина 6 (7) установлена в центре соответствующей широкой стенки прямоугольного волновода 1, при этом металлические пластины 6, 7 расположены симметрично относительно продольной оси устройства возбуждения квадратного волновода. Металлические гребни 8, 9 установлены в плавном волноводном переходе 3 симметрично относительно продольной оси с изменяющимся зазором между ними. В металлическом гребне 8 в плоскости сочленения плавного волноводного перехода 3 и прямоугольного волновода 1 выполнено отверстие, в котором расположена коаксиальная линия 4. Центральный проводник 10 коаксиальной линии 4 удлинен в зазор между металлическими гребнями 8 и 9 соединен с другим металлическим гребнем 9. При этом металлические пластины 6 и 7 и гребни 8 и 9 лежат в одной плоскости продольного сечения устройства возбуждения квадратного волновода.

Короткозамыкатель 2 выполняют в виде пластины, которую устанавливают на свободном конце прямоугольного волновода 1.

На выходе плавного волноводного перехода 3 могут быть закреплены стандартный фланец 11, необходимый для подсоединения устройства возбуждения квадратного волновода к стандартным СВЧ-узлам.

Устройство возбуждения квадратного волновода работает следующим образом.

Посредством фланца 11 устройство возбуждения квадратного волновода присоединяется к входу возбуждаемого устройства (на фиг. 1, 2 не показано). Сигнал поступает в коаксиальную линию 4 и возбуждает в пространстве между металлическими гребнями 8 и 9 электромагнитную волну типа Н₁₀, которая на выходе плавного волноводного перехода 3 делится на равноамплитудные ортогонально поляризованные волны Н₁₀ и H₀₁. Для обеспечения широкополосного согласования коаксиальной линии 4 с выходом плавного волноводного перехода 3 применяются короткозамкнутый шлейф, образованный прямоугольным волноводом 1, металлическими пластинами 6, 7 и короткозамыкателем 2, и металлические гребни 8, 9 с плавно изменяющимся зазором между ними, обеспечивающие плавную трансформацию волнового сопротивления коаксиальной линии 4 к волновому сопротивлению плавного волноводного перехода 3.

Таким образом, использование описанной выше конструкции позволяет возбудить в квадратном волноводе ортогонально поляризованные волны Н₁₀ и H₀₁ с равными амплитудами при помощи коаксиальной линии без увеличения продольных размеров устройства.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к элементам и узлам СВЧ-трактов антенн с круговой поляризацией поля излучения, и может быть использовано для возбуждения волноводных поляризационных секций квадратного поперечного сечения. Устройство содержит плавный волноводный переход от прямоугольного поперечного сечения к квадратному поперечному сечению, вход которого соединен с прямоугольным волноводом, при этом стороны поперечного сечения прямоугольного волновода повернуты на 45° относительно сторон поперечного сечения выхода плавного волноводного перехода. В прямоугольном волноводе введены короткозамыкатель (короткозамыкающая стенка) и металлические пластины, каждая из которых установлена в центре соответствующей широкой стенки прямоугольного волновода, при этом симметрично относительно продольной оси. В плавном волноводном переходе симметрично относительно продольной оси размещены металлические гребни с изменяющимся зазором между ними, при этом в одном из металлических гребней, в плоскости сочленения плавного перехода и волновода с прямоугольным поперечным сечением, расположена коаксиальная линия, центральный проводник которой удлинен в зазор между металлическими гребнями и соединен с другим гребнем, при этом металлические пластины и гребни лежат в одной плоскости продольного сечения всего устройства возбуждения квадратного волновода. Технический результат заключается в уменьшении габаритных размеров устройства возбуждения и в подавлении высших типов волн в нем. 2 ил.

Устройство возбуждения квадратного волновода, содержащее коаксиальную линию и плавный волноводный переход от прямоугольного поперечного сечения к квадратному поперечному сечению, вход которого соединен с прямоугольным волноводом, при этом стороны поперечного сечения прямоугольного волновода повернуты на 45° относительно сторон поперечного сечения выхода плавного волноводного перехода, отличающееся тем, что в прямоугольном волноводе введены короткозамыкатель и металлические пластины, каждая из которых установлена в центре соответствующей широкой стенки прямоугольного волновода, при этом металлические пластины расположены симметрично относительно продольной оси, дополнительно в плавном волноводном переходе симметрично относительно продольной оси размещены металлические гребни с изменяющимся зазором между ними, при этом в одном из металлических гребней в плоскости сочленения плавного волноводного перехода и прямоугольного волновода выполнено отверстие, в котором расположена коаксиальная линия, центральный проводник которой удлинен в зазор между металлическими гребнями и соединен с другим гребнем, при этом металлические пластины и гребни лежат в одной плоскости продольного сечения устройства возбуждения квадратного волновода.