Соосный компактный коаксиально-волноводный переход зондового типа Российский патент 2023 года по МПК H01P5/103 

Предлагаемое изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и может быть использовано в качестве согласованного перехода между коаксиальной линией и регулярным волноводом.

Известен коаксиально-волноводный переход US4463324A, представляющий собой отрезок прямоугольного волновода, соединенный с коаксиальной линией посредством зонда, параллельного электрическому полю внутри волновода.

Недостатками такого коаксиально-волноводного перехода являются:

- переход не является соосным, так как коаксиальная линия входит в волновод через фланец волновода, а не через торцевую стенку;

- отсутствие какой-либо возможности настройки перехода в процессе изготовления.

Известны коаксиально-волноводные переходы RU2011245C и RU2678924C1, представляющие собой отрезок прямоугольного волновода, соединенный с коаксиальной линией посредством петли, перпендикулярной магнитному полю внутри волновода.

Недостатками этих коаксиально-волноводных переходов являются:

- отсутствие гальванической развязки центрального проводника коаксиальной линии от стенки волновода;

- большие габариты переходов;

- отсутствие какой-либо возможности настройки перехода в процессе изготовления.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является коаксиально-волноводный переход RU2517678C1, содержащий отрезок коаксиальной линии, отрезок регулярного волновода, закороченного торцевой стенкой, элемент связи, согласующий элемент, выполненный в виде нескольких конструктивно объединенных прямоугольных параллелепипедов, причем основание нижнего прямоугольного параллелепипеда, являющееся основанием согласующего элемента, сопряжено со стенкой отрезка регулярного волновода, перпендикулярной направлению вектора Е, а основание каждого следующего прямоугольного параллелепипеда сопряжено с верхней плоскостью предыдущего прямоугольного параллелепипеда, причем ширина и длина каждого следующего прямоугольного параллелепипеда равна или меньше ширины предыдущего прямоугольного параллелепипеда, причем стенки всех прямоугольных параллелепипедов, обращенные к торцевой стенке отрезка регулярного волновода, расположены в одной плоскости, а верхняя и боковые стенки согласующего элемента расположены на расстоянии от стенок отрезка регулярного волновода, причем согласующий элемент связан с коаксиальной линией через элемент связи, в стенке согласующего элемента, обращенной к торцевой стенке отрезка регулярного волновода, расположенной на некотором расстоянии от торцевой стенки отрезка регулярного волновода, выполнено отверстие связи, в котором соосно установлен элемент связи, объединяющий согласующий элемент с центральным проводником коаксиальной линии, расположенной перпендикулярно торцевой стенке отрезка регулярного волновода и соосно с элементом связи, причем поперечные размеры отверстия связи в согласующем элементе больше поперечных размеров элемента связи, а ось отрезка коаксиальной линии расположена в плоскости симметрии согласующего элемента, совпадающей с плоскостью симметрии отрезка регулярного волновода и максимумом вектора Е.

Недостатками такого коаксиально-волноводного перехода являются большие габариты перехода, а также отсутствие какой-либо возможности настройки перехода в процессе изготовления.

Перед автором стояла задача создания коаксиально-волноводного перехода, лишенного перечисленных недостатков прототипа.

Данная задача решается за счет того, что коаксиально-волноводный переход содержит отрезок регулярного волновода, закороченного торцевой стенкой, и расположенный перпендикулярно ей отрезок коаксиальной линии, которая проложена по внутренней стороне широкой стенки регулярного волновода. Внешний проводник коаксиальной линии на входе в волновод и на своем конце внутри волновода гальванически соединен со стенкой волновода. К центральному проводнику коаксиальной линии на конце линии, находящемся внутри волновода, присоединен зонд цилиндрической формы параллельный электрическому полю внутри волновода (перпендикулярный оси коаксиальной линии). Расстояния от торцевой стенки до зонда, от торцов зонда до широких стенок волновода и от цилиндрической поверхности зонда до металлической оболочки коаксиальной линии внутри волновода подобраны по условию минимального коэффициента отражения от перехода в целом.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение минимальных размеров перехода, а также гальванической развязки между центральным проводником коаксиальной линии и согласующим элементом, упрощение конструкции коаксиально-волноводного перехода, возможность реализации коаксиально-волноводного перехода с параллельным расположением волновода и коаксиальной линии и возможностью настройки в процессе изготовления.

Заявляемый коаксиально-волноводный переход обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.

Заявляемый коаксиально-волноводный переход, по мнению заявителя и автора, соответствует критерию «изобретательский уровень», так как для специалистов он явным образом не следует из уровня техники, то есть не известен из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется при помощи чертежей, где:

- на Фиг. 1 приведен поперечный разрез коаксиально-волноводного перехода;

- на Фиг. 2 приведен коаксиально-волноводный переход с отрезком регулярного круглого волновода.

Коаксиально-волноводный переход содержит отрезок регулярного волновода 1, закороченного торцевой стенкой 2, и расположенный перпендикулярно ей отрезок коаксиальной линии 3, которая проложена по внутренней стороне широкой стенки регулярного волновода. Внешний проводник коаксиальной линии на входе в волновод и на своем конце внутри волновода гальванически соединен со стенкой волновода. К центральному проводнику коаксиальной линии на конце линии, находящемся внутри волновода, присоединен зонд цилиндрической формы 4 параллельный электрическому полю внутри волновода (перпендикулярный оси коаксиальной линии). Расстояния от торцевой стенки 2 до зонда 4, от торцов зонда 4 до широких стенок волновода и от цилиндрической поверхности зонда 4 до металлической оболочки коаксиальной линии 3 внутри волновода подобраны по условию минимального коэффициента отражения от перехода в целом.

Устройство работает следующим образом.

СВЧ сигнал с отрезка коаксиальной линии 3 поступает на элемент связи 4 в виде зонда, представляющий собой продолжение центрального проводника отрезка коаксиальной линии 3. Элемент связи 4, расположенный на конце центрального проводника коаксиальной линии, трансформирует ТЕМ волну в коаксиальной линии в волну H₁₀ волновода и одновременно согласует волновые сопротивления волновода и коаксиальной линии. Настройка перехода при изготовлении по частоте на минимум коэффициента отражения может осуществляться путем перемещения коаксиальной линии вдоль ее оси с последующей фиксацией ее с помощью, например, пайки. Устройство взаимно.

На Фиг. 1 и Фиг. 2 приведены в качестве примера основные размеры для перехода с прямоугольного волновода сечением 23×10 мм на коаксиальный кабель РК50-2-25. Переход имеет КСВН≤1,2 в полосе 10% и величину переходного ослабления не более 0,2 дБ.

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к соосным компактным коаксиально-волноводным переходам зондового типа. Коаксиально-волноводный переход содержит отрезок регулярного волновода 1, закороченного торцевой стенкой 2, и расположенный перпендикулярно ей отрезок коаксиальной линии 3, которая проложена по внутренней стороне широкой стенки регулярного волновода. Коаксиальная линия на входе в волновод и на своем конце внутри волновода по внешней металлической оболочке гальванически соединена со стенкой волновода, например, пайкой. К центральному проводнику коаксиальной линии на конце линии, находящемся внутри волновода, присоединен зонд цилиндрической формы 4, параллельный электрическому полю внутри волновода, при этом ось зонда перпендикулярна оси коаксиальной линии. Расстояния от торцевой стенки 2 до зонда 4, от торцов зонда 4 до широких стенок волновода и от цилиндрической поверхности зонда 4 до металлической оболочки коаксиальной линии 3 внутри волновода подобраны по условию минимального коэффициента отражения от перехода в целом. Технический результат - упрощение конструкции коаксиально-волноводного перехода и возможность реализации наиболее компактного коаксиально-волноводного перехода с параллельным расположением волновода и коаксиальной линии. 2 ил.

Компактный коаксиально-волноводный переход зондового типа, содержащий отрезок коаксиальной линии, отрезок регулярного волновода, закороченного торцевой стенкой, и зонд, параллельный электрическому полю внутри волновода, отличающийся тем, что коаксиальная линия проложена по широкой стенке волновода параллельно продольной оси волновода, внешний проводник коаксиальной линии на входе в волновод и на своем конце внутри волновода гальванически соединен со стенкой волновода, зонд выполнен цилиндрической формы и прикреплен к центральному проводнику коаксиальной линии на конце, находящемся внутри волновода, и настройка перехода при изготовлении по частоте на минимум коэффициента отражения осуществляется путем перемещения коаксиальной линии вдоль ее оси с последующей ее фиксацией.