Возбудитель волны ТЕ Российский патент 2018 года по МПК H01P1/163 

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

Известен возбудитель волны TE₀₁ в круглом волноводе (Устройства СВЧ: Учеб. Пособие / Под ред. Д.М. Сазонова. - М.: Высшая школа, 1981). Конструкция данного возбудителя основана на принципе плавной деформации формы поперечного сечения волновода для получения необходимой структуры электрического поля.

Недостатками данной конструкции являются:

- большие продольные размеры возбудителя;

- технологическая сложность изготовления плавных переходов;

- большие вносимые потери;

- отсутствие механической настройки согласования входа с выходом устройства.

Известны конструкции переходов от прямоугольного волновода к круглому с волной TE₀₁ (Семенов Н.А. Техническая электродинамика. Учебное пособие для вузов. М., «Связь», 1973 - 480 с.). Конструкция первого перехода основана на принципе плавной деформации формы поперечного сечения волновода из прямоугольного в трапецию и сектор с последующим увеличением угла сектора до 2π. Конструкция второго перехода основана на преобразовании волны ТЕ₁₀ в прямоугольном волноводе вначале в волну ТЕ₂₀ в прямоугольном волноводе увеличенных размеров, затем последний переходит в крестообразный и далее в круглый с волной TE₀₁

Недостатками данной конструкции являются:

- большие продольные размеры возбудителя;

- технологическая сложность изготовления плавных переходов;

- отсутствие механической настройки согласования входа с выходом устройства.

Известен возбудитель волны TE₀₁ в круглом волноводе (Патент США №7973613, Н01Р 1/16, 2011 г.). Конструкция данного возбудителя основана на принципе деления мощности на 4 и параллельном питании круглого волновода через прямоугольные волноводы, геометрические оси которых расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях для получения необходимой структуры электрического поля.

Недостатками данной конструкции являются:

- большие поперечные размеры возбудителя;

- необходимость выравнивания электрических длин каналов делителя мощности;

- высокий относительный уровень мощности других типов волн, отличных от волны TE₀₁, на выходе возбудителя;

- отсутствие механической настройки согласования входа с выходом устройства.

Также известен возбудитель волны TE₀₁ в круглом волноводе (Патент RU 2557474 C1 Н01Р 1/00 (2006.01)). 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.

Недостатками данной конструкции являются:

- относительно большие поперечные размеры возбудителя;

- сложная внутренняя структура волноводных каналов;

- необходимость выравнивания электрических длин и амплитуды сигналов в каналах делителя мощности;

- отсутствие механической настройки согласования входа с выходом устройства.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является возбудитель волны TE₀₁ в круглом волноводе (Патент RU 2524848 C1 Н01Р 1/163 (2006.01)). Конструкция данного возбудителя основана на возбуждении волны TE₀₁ тремя и более вспомогательными волноводами с волной ТЕ₁₀, один из которых является входным волноводом, другие закорочены в круглом волноводе с неподвижной закорачивающей стенкой, параллельной узкой стенке входного волновода. Также выходной круглый волновод содержит модовый фильтр, представляющий собой плоскопараллельную структуру с отверстиями связи, конструкция которого описана в технической литературе (Семенов Н.А. Техническая электродинамика. Учебное пособие для вузов. М, «Связь», 1973-480 с.)

Недостатками данной конструкции являются:

- относительно большие поперечные размеры возбудителя;

- наличие короткозамкнутых волноводов, что усложняет внутреннюю конструкцию устройства;

- отсутствие механической настройки согласования входа с выходом устройства.

Перед авторами стояла задача создания возбудителя волны ТЕ₀₁ лишенного перечисленных недостатков, а именно его конструктивное упрощение, уменьшение габаритных размеров, возможность механической настройки за счет подвижных согласующих элементов, а также расширение функциональных возможностей и использования устройства в качестве сумматора и, соответственно, увеличения количества входных волноводов.

Поставленная задача решается за счет того, что в возбудителе волны ТЕ₀₁, содержащем выходной круглый волновод, модовый фильтр, блок преобразователя волны ТЕ₁₀ в ТЕ₀₁, имеющий входные прямоугольные волноводы, новым является то, что входные прямоугольные волноводы расположены по касательной к круглому волноводу блока преобразователя волны и размещены концентрично относительно его оси под углом 2π/N друг к другу, где N - количество входных прямоугольных волноводов. Также в блоке преобразователя волны ТЕ₁₀ в TE₀₁ выполнены круглый волновод с подвижным закорачивающим поршнем, расположенный соосно выходному круглому волноводу. Предложенная конструкция позволяет уменьшить габаритные размеры устройства и исключить влияние погрешностей изготовления на характеристики устройства, за счет введения механической настройки согласования входа и выхода устройства подбором необходимой электрической длины резонатора, возбуждающего волну ТЕ₀₁ закорачивающим поршнем.

За счет увеличения количества входных прямоугольных волноводов, равномерно распределенных по окружности круглого волновода и входящих в него по касательной, функциональные возможности устройства могут быть расширены до сумматора.

Количество отверстий модового фильтра, расположенных концентрично по отношению к оси выходного круглого волновода, может меняться в зависимости от количества входных волноводов.

Предложенная конструкция устройства, а также сущность его работы поясняются графическими материалами:

- на фиг. 1 представлена конструкция возбудителя волны ТЕ₀₁

- на фиг. 2 представлена схема расположения входных прямоугольных волноводов при использовании возбудителя волны TE₀₁ в качестве сумматора;

- на фиг. 3 представлена схема формирования волны TE₀₁ в выходном круглом волноводе.

Возбудитель волны TE₀₁ состоит из выходного круглого волновода 1 со стенкой, образующей контактный фланец 2, который соединяется через плиту 3 модового фильтра с фланцем 4 блока преобразователя волны ТЕ₁₀ в TE₀₁ 5, в котором выполнены: круглый волновод 6 с подвижным закорачивающим поршнем 7, расположенные соосно выходному круглому волноводу.

Модовый фильтр представляет собой плоскопараллельную структуру с отверстиями 9, выполненными в плите 3 и расположенными концентрично к оси выходного круглого волновода.

При использовании возбудителя волны TE₀₁ в качестве сумматора N входных прямоугольных волноводов 8, расположенных по касательной к круглому волноводу блока преобразователя волны, их следует размещать концентрично по отношению к оси круглого волновода блока преобразователя волны под углом 2π/N друг к другу.

Таким образом, предложенная конструкция возбудителя волны TE₀₁ лишена плавных переходов и множества внутренних объемов, усложняющих процесс производства, имеет меньшие габаритные размеры в сравнении с существующими аналогами, а также содержит подвижные элементы, позволяющие провести точную настройку согласования.

Заявленное устройство обладает совокупностью существенных признаков, не известных в области радиотехники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к возбудителям волны TE₀₁. Возбудитель волны ТЕ₀₁ состоит из выходного круглого волновода со стенкой, образующей контактный фланец, который соединяется через плиту модового фильтра с фланцем блока преобразователя волны ТЕ₁₀ в TE₀₁, в котором выполнены: круглый волновод с подвижным закорачивающим поршнем, расположенный соосно выходному круглому волноводу, и входной прямоугольный волновод, расположенный по касательной к круглому волноводу блока преобразователя волны. Модовый фильтр представляет собой плоскопараллельную структуру с отверстиями, выполненными в плите и расположенными концентрично к оси выходного круглого волновода. Количество входных прямоугольных волноводов может быть увеличено до двух и более, что позволяет использовать устройство в качестве сумматора. Технический результат - конструктивное упрощение, возможность механической настройки согласования входа и выхода устройства, а также расширение функциональных возможностей устройства до сумматора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Возбудитель волны ТЕ₀₁, содержащий выходной круглый волновод, модовый фильтр, блок преобразователя волны ТЕ₁₀ в ТЕ₀₁, имеющий входные прямоугольные волноводы, отличающийся тем, что входные прямоугольные волноводы расположены по касательной к круглому волноводу блока преобразователя волны и размещены концентрично относительно его оси под углом 2π/N друг к другу, где N - количество входных прямоугольных волноводов.

2. Возбудитель волны ТЕ₀₁ по п. 1, отличающийся тем, что в блоке преобразователя волны ТЕ₁₀ в ТЕ₀₁ выполнены круглый волновод с подвижным закорачивающим поршнем, расположенным соосно выходному круглому волноводу.