Резонатор сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний в виде диэлектрической трехгранной односторонней поверхности с металлическими обкладками Российский патент 2019 года по МПК H03C7/02 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к конструкции резонаторов сверхвысокочастотного диапазона, предназначенных для генерации, преобразования, приема и передачи электромагнитных колебаний определенной частоты на базе цифровой активной фазированной антенной решетки (ЦАФАР).

Известен емкостной контур [1], предназначенный для преобразования энергии непосредственно либо в механическую, либо электрическую. Недостатком известного контура является то, что он представляет собой только электрическую емкость, а не полноценный колебательный контур, состоящий из емкости и индуктивности.

Известен емкостной контур [2], предназначенный для формирования двух различных частот. Недостатком известного контура является то, что он не способен сформировать электромагнитное колебание с круговой поляризацией.

Целью изобретения является решение технической задачи повышения резонансных характеристик колебательного контура в режимах бегущей и стоячей волны с изменением плоскости поляризации электромагнитного колебания.

Техническим результатом является улучшение резонансных характеристик в режимах бегущей и стоячей волны с возможностью формирования электромагнитных излучений с круговой поляризацией.

Указанный технический результат достигается тем, что резонатор сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний выполнен в виде диэлектрической трехгранной односторонней поверхности с металлическими обкладками кольцевой структуры. В каждом поперечном сечении такой поверхности имеется трехфазная емкостная составляющая, которая образованна треугольным диэлектриком покрытого с трех граней металлическими обкладками. Замыкание в виде односторонней поверхности Мебиуса из этих трех металлических обкладок формирует одну металлическую обкладку в виде трех витков короткозамкнутой индуктивности. Электромагнитное колебание такого резонатора будет иметь круговую поляризацию.

Указанные признаки взаимосвязаны между собой и являются существенными для получения требуемого технического результата в виде колебательного контура для генерации электромагнитных колебаний с круговой поляризацией.

Резонатор сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний представляет собой диэлектрическую трехгранную одностороннюю поверхность с металлическими обкладками. На фиг.1 приведена структура трехгранного диэлектрического кольца с металлическими обкладками 1, 2, 3. В каждом сечении резонатора имеется трехфазная емкость. В отличие от обычной емкости с двумя обкладками, трехфазная емкость имеет обкладки, расположенные на сторонах правильного треугольника. При прохождении трехфазного синусоидального сигнала вдоль этих обкладок, будут происходить те же явления, что и в обычных трехфазных линиях передачи электроэнергии.

Однако, для СВЧ диапазона характерно увеличение взаимовлияния этих обкладок друг на друга за счет возрастания величин индуктивных и емкостных реактивных сопротивлений при увеличении частоты.

Если длина окружности кольцевого резонатора совпадает с длиной волны СВЧ колебания, то в контуре возникнет стоячая волна, причем она может иметь постоянную величину вектора поляризации, причем, направление поляризации может иметь определенную частоту вращения.

Если же, длина окружности резонатора соответствует 4/3 длине волны СВЧ колебания, то в резонаторе будет сформировано трехфазное синусоидальное колебание в виде стоячей или бегущей электромагнитной волны с круговой поляризацией, представленной на фиг. 2. В этом случае в различных сечениях резонатора будет различная форма заряда металлических обкладок 1, 2, 3 и форма электрических полей между ними. На фиг. 3 представлены различные варианты распределения электрических полей между металлическими обкладками.

На фиг. 4 изображена структура резонатора сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний в виде диэлектрической трехгранной односторонней поверхности с металлическими обкладками. Резонатор отличается от аналогичного на фиг. 1 тем, что металлические обкладки в одном месте разрезаны и перекручены против часовой стрелки на угол 120 градусов.

В результате, электромагнитная волна при движении по металлической обкладке 1, совершив полный оборот, попадет на металлическую обкладку 2. Далее, электромагнитная волна, совершив второй полный оборот, попадет на металлическую обкладку 3. Затем, после третьего полного оборота, электромагнитная волна вернется на металлическую обкладку 1.

На фиг. 5 изображена структура резонатора с перекрученными металлическими обкладками по часовой стрелке на угол 120 градусов.

Электромагнитная волна от такого резонатора может быть полноценно принята только таким же резонатором, так как любой другой приемный контур не способен сформировать трехфазный резонанс. Резонатор сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний в виде диэлектрической трехгранной односторонней поверхности с металлическими обкладками целесообразно использовать в составе сверхрегенеративных цифровых приемо-передающих устройств.

Резонатор сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний в виде диэлектрической трехгранной односторонней поверхности с металлическими обкладками позволяет ЦАФАР осуществлять надежное скрытное сканирование окружающего пространства, причем сам локатор запеленговать будет невозможно, так как для этого потребуются такие же резонаторы.

Для изготовления резонаторов сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний в виде диэлектрической трехгранной односторонней поверхности с металлическими обкладками целесообразно применить 3D принтер с возможность печати металлическим и диэлектрическим порошками.

Литература.

1. Патент РФ на изобретение №2353995. Емкостной контур / Игнатов Б.Н., опубл. 27.04.2009.

2. Патент РФ на изобретение №2616440. Кодово-импульсный модулятор сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний в виде многослойной поверхности Мебиуса с p-i-n-диодами / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Крячко А.Ф., Челушкин Д.А., Шкурко А.С., опубл. 14.04.2015.

Изобретение относится к резонатору сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний в виде диэлектрической трехгранной односторонней поверхности с металлическими обкладками. Техническим результатом является улучшение резонансных характеристик в режимах бегущей и стоячей волн с возможностью формирования электромагнитных излучений с круговой поляризацией. Для этого такой резонатор выполнен в виде кольцевой структуры, причем в каждом поперечном сечении такой поверхности имеется трехфазная емкостная составляющая, образованная треугольным диэлектриком, покрытым с трех граней металлическими обкладками, причем металлические обкладки в одном месте разрезаны и перекручены по или против часовой стрелки на угол 120 градусов, а замыкание в виде односторонней поверхности Мебиуса из этих трех металлических обкладок формирует одну металлическую обкладку в виде трех витков короткозамкнутой индуктивности. 5 ил.

Резонатор сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний в виде диэлектрической трехгранной односторонней поверхности с металлическими обкладками, выполненный в виде кольцевой структуры, отличающийся тем, что в каждом поперечном сечении такой поверхности имеется трехфазная емкостная составляющая, образованная треугольным диэлектриком, покрытым с трех граней металлическими обкладками, причем металлические обкладки в одном месте разрезаны и перекручены по или против часовой стрелки на угол 120 градусов, а замыкание в виде односторонней поверхности Мебиуса из этих трех металлических обкладок формирует одну металлическую обкладку в виде трех витков короткозамкнутой индуктивности.