ВОЗБУДИТЕЛЬ ВОЛН H и E Российский патент 2023 года по МПК H01P1/16 H01P5/20 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к элементам волноводного тракта, и может быть использовано в волноводной, антенной и СВЧ измерительной технике.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является возбудитель волн Н₁₁ и Е₀₁, содержащий три отрезка круглых волноводов разного сечения, к боковым стенкам которых пристыкованы три отрезка входных прямоугольных волноводов, при этом на выходе отрезка круглого волновода наименьшего сечения установлен короткозамыкатель (Проектирование фазированных антенных решеток/Под ред. Д.И. Воскресенского, М.: Радиотехника, 2012 г., с. 671, рис. 5.7.15).

Недостатком прототипа являются большие продольные размеры, связанные с расположением отрезков прямоугольных волноводов.

Перед авторами стояла задача создания возбудителя волн Н₁₁ и Е₀₁ лишенного данного недостатка.

Технический результат заявляемого возбудителя волн Н₁₁ и E₀₁ - уменьшение продольных размеров при одновременном сохранении его электрических характеристик - достигается за счет того, что в возбудитель волн Н₁₁ и E₀₁ дополнительно введен двойной волноводный Т-мост, свернутый в Е-плоскости, боковые плечи которого подключены к входу отрезка круглого волновода, причем продольные оси прямоугольных волноводов, образующих боковые плечи двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, расположены симметрично относительно продольной оси отрезка круглого волновода, а отрезки прямоугольных волноводов, образующих Н- и Е-плечи двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, являются отрезками входных прямоугольных волноводов.

В отрезок прямоугольного волновода, образующего Е-плечо двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, может быть введен уголковый изгиб в Н-плоскости с углом поворота 0°<α≤90°, у которого ребро, образованное его внутренними стенками, расположено в пределах отрезка прямоугольного волновода, образующего Н-плечо двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, при этом угол между продольными осями отрезков прямоугольных волноводов, образующих Н- и Е-плечи, равен 90°-α.

Узкая стенка отрезка прямоугольного волновода, образующего Е-плечо двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, может совпадать с широкой стенкой отрезка прямоугольного волновода, образующего Н-плечо двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, к которой пристыкованы его боковые плечи.

К боковой стенке отрезка круглого волновода может быть подключен дополнительный отрезок прямоугольного волновода, продольная ось которого ортогональна продольной оси отрезка прямоугольного волновода, образующего Н-плечо двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, и перпендикулярна продольной оси отрезка круглого волновода, параллельно которой расположены широкие стенки дополнительного отрезка прямоугольного волновода, при этом расстояние между продольной осью дополнительного отрезка прямоугольного волновода и входом отрезка круглого волновода, к которому подключены прямоугольные волноводы, образующие боковые плечи двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, составляет где - длина волны в отрезке круглого волновода.

К боковой стенке отрезка круглого волновода может быть подключен короткозамкнутый отрезок прямоугольного волновода, продольная ось которого совпадает с продольной осью дополнительного отрезка прямоугольного волновода, а широкие стенки короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода параллельны широким стенкам дополнительного отрезка прямоугольного волновода.

Ребра двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, и короткозамкнутый отрезок прямоугольного волновода могут иметь радиальное сопряжение.

Заявляемый возбудитель волн Н₁₁ и E₀₁ обладает совокупностью существующих признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.

Заявляемый возбудитель волн Н₁₁ и E₀₁, по мнению заявителя и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. для специалистов он явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известен из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.

Сущность предлагаемого решения поясняется с помощью чертежей,

где:

- на фиг.1 представлен вариант реализации возбудителя волн Н₁₁ и E₀₁, содержащего двойной волноводный Т-мост свернутый в Е-плоскости, боковые плечи которого подключены к входу отрезка круглого волновода;

- на фиг.2 приведен вариант реализации возбудителя волн Н₁₁ и E₀₁, у которого в отрезок прямоугольного волновода, образующего Е-плечо двойного волноводного тройника, свернутого в Е-плоскости, введен уголковый изгиб в Н-плоскости с углом поворота α=90°, а к боковой стенке отрезка круглого волновода подключены дополнительный отрезок прямоугольного волновода и короткозамкнутый отрезок прямоугольного волновода;

- на фиг.3 показан вид А фиг.2.

Возбудитель волн Н₁₁ и E₀₁ состоит из двух отрезков входных прямоугольных волноводов, образующих Н-плечо 1 и Е-плечо 2 двойного волноводного Т-моста 3, свернутого в Е-плоскости, боковые плечи 4 которого подключены к входу отрезка круглого волновода 5, причем продольные оси прямоугольных волноводов, образующих боковые плечи 4 двойного волноводного Т-моста 3, свернутого в Е-плоскости, расположены симметрично относительно продольной оси отрезка круглого волновода 5.

К боковой стенке отрезка круглого волновода 5 могут быть подключены дополнительный отрезок прямоугольного волновода 6 и короткозамкнутый отрезок прямоугольного волновода 7, продольные оси которых совмещены, ортогональны продольной оси отрезка прямоугольного волновода, образующего Н-плечо 1, и перпендикулярны продольной оси отрезка круглого волновода 5, параллельно которой расположены широкие стенки дополнительного отрезка прямоугольного волновода 6 и короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода 7, при этом расстояние между продольной осью дополнительного отрезка прямоугольного волновода 6 и входом отрезка круглого волновода 5, к которому подключены прямоугольные волноводы, образующие боковые плечи 4 двойного волноводного Т-моста 3, свернутого в Е-плоскости, составляет 0,75λ_в, где λ_в - длина волны в отрезке круглого волновода 5.

Для дополнительного уменьшения продольных размеров возбудителя волн Н₁₁ и E₀₁ в отрезок прямоугольного волновода, образующего Е-плечо 2 двойного волноводного Т-моста 3, свернутого в Е-плоскости, может быть введен уголковый изгиб в Н-плоскости 8 с углом поворота α=90°, при этом угол между продольными осями отрезков прямоугольных волноводов, образующих Н-плечо 1 и Е-плечо 2, равен 0°, а узкая стенка отрезка прямоугольного волновода, образующего Е-плечо 2, совпадает с широкой стенкой отрезка прямоугольного волновода, образующего Н-плечо 1, к которой пристыкованы боковые плечи 4 двойного волноводного Т-моста 3, свернутого в Е-плоскости.

Устройство работает следующим образом:

СВЧ-сигнал, поступающий на вход отрезка прямоугольного волновода, образующего Н-плечо 1 двойного волноводного Т-моста 3, свернутого в Е-плоскости, проходит по нему и делится между боковыми плечами 4 на два противофазных сигнала одинаковой амплитуды. Далее СВЧ-сигнал поступает на вход отрезка круглого волновода 5, возбуждая волну Е₀₁.

СВЧ-сигнал, поступающий на вход отрезка прямоугольного волновода, образующего Е-плечо 2 двойного волноводного Т-моста 3, свернутого в Е-плоскости, проходит по нему и делится между боковыми плечами 4 двойного волноводного Т-моста 3, свернутого в Е-плоскости, на два синфазных сигнала одинаковой амплитуды, поступает на вход отрезка круглого волновода 5, возбуждая волну Н₁₁.

В случае введения уголкового изгиба в Н-плоскости 8 СВЧ-сигнал, поступающий на вход отрезка прямоугольного волновода, образующего Е-плечо 2 двойного волноводного Т-моста 3, свернутого в Е-плоскости, проходит на вход уголкового изгиба в Н-плоскости 8 с углом поворота α=90°, где изменяется его направление распространения. Затем СВЧ-сигнал делится между боковыми плечами 4 двойного волноводного Т-моста 3, свернутого в Е-плоскости, на два синфазных сигнала одинаковой амплитуды, поступает на вход отрезка круглого волновода 5, возбуждая волну Н₁₁.

СВЧ-сигнал, поступающий на вход дополнительного отрезка прямоугольного волновода 6, возбуждает в отрезке круглого волновода 5 волну H₁₁, которая ортогональна волне H₁₁, возбуждающейся при поступлении СВЧ-сигнала на вход отрезка прямоугольного волновода, образующего Е-плечо 2 двойного волноводного Т-моста 3, свернутого в Е-плоскости.

Входы отрезков прямоугольных волноводов, образующие Н-плечо 1 и Е-плечо 2 двойного волноводного Т-моста 3, свернутого в Е-плоскости, и вход дополнительного отрезка прямоугольного волновода 6 являются развязанными.

При изготовлении возбудителя волн Н₁₁ и Е₀₁ например, методом фрезеровки, существует возможность одновременного изготовления двойного волноводного Т-моста 3, свернутого в Е-плоскости, а также короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода 7, при этом в процессе изготовления возникают радиальные сопряжения ребер боковых плеч 4 двойного волноводного Т-моста 3, свернутого в Е-плоскости, короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода 7 и уголкового изгиба в Н-плоскости 8.

Для подтверждения правильности выбранного технического решения на предприятии был изготовлен ряд образцов возбудителей волн H₁₁ и E₀₁, у которых в полосе рабочих частот не менее 10% КСВН не превышает значения 1,10.

На основании произведенных испытаний можно сделать вывод, что возбудитель волн Н₁₁ и E₀₁ по своим электрическим характеристикам не уступает аналогам, но при этом имеет преимущество в конструктивно-технологическом исполнении, что подтверждает отсутствие недостатка прототипа и соответствие заявляемого решения критерию «промышленная применимость» для изобретения.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к возбудителям волн. Возбудитель волн Н₁₁ и E₀₁ содержит два отрезка входных прямоугольных волноводов и отрезок круглого волновода. Возбудитель содержит двойной волноводный Т-мост, свернутый в Е-плоскости, боковые плечи которого подключены к входу отрезка круглого волновода. Продольные оси прямоугольных волноводов, образующих боковые плечи двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, расположены симметрично относительно продольной оси отрезка круглого волновода, а отрезки прямоугольных волноводов, образующих Н- и Е-плечи двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, являются отрезками входных прямоугольных волноводов. Технический результат - уменьшение продольных размеров при одновременном сохранении его электрических характеристик. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Возбудитель волн Н₁₁ и Е₀₁, содержащий два отрезка входных прямоугольных волноводов и отрезок круглого волновода, отличающийся тем, что в него дополнительно введен двойной волноводный Т-мост, свернутый в Е-плоскости, боковые плечи которого подключены к входу отрезка круглого волновода, причем продольные оси прямоугольных волноводов, образующих боковые плечи двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, расположены симметрично относительно продольной оси отрезка круглого волновода, а отрезки прямоугольных волноводов, образующих Н- и Е-плечи двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, являются отрезками входных прямоугольных волноводов.

2. Возбудитель волн Н₁₁ и E₀₁ по п. 1, отличающийся тем, что в отрезок прямоугольного волновода, образующего Е-плечо двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, введен уголковый изгиб в Н-плоскости с углом поворота 0°<α≤90°, у которого ребро, образованное его внутренними стенками, расположено в пределах отрезка прямоугольного волновода, образующего Н-плечо двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, при этом угол между продольными осями отрезков прямоугольных волноводов, образующих Н- и Е-плечи, равен 90°-α.

3. Возбудитель волн Н₁₁ и E₀₁ по п. 2, отличающийся тем, что узкая стенка отрезка прямоугольного волновода, образующего Е-плечо двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, совпадает с широкой стенкой отрезка прямоугольного волновода, образующего Н-плечо двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, к которой пристыкованы его боковые плечи.

4. Возбудитель волн Н₁₁ и E₀₁ по п. 1, отличающийся тем, что к боковой стенке отрезка круглого волновода подключен дополнительный отрезок прямоугольного волновода, продольная ось которого ортогональна продольной оси отрезка прямоугольного волновода, образующего Н-плечо двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, и перпендикулярна продольной оси отрезка круглого волновода, параллельно которой расположены широкие стенки дополнительного отрезка прямоугольного волновода, при этом расстояние между продольной осью дополнительного отрезка прямоугольного волновода и входом отрезка круглого волновода, к которому подключены прямоугольные волноводы, образующие боковые плечи двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, составляет (0,6÷0,9)λ_в, где λ_в - длина волны в отрезке круглого волновода.

5. Возбудитель волн Н₁₁ и E₀₁ по п. 4, отличающийся тем, что к боковой стенке отрезка круглого волновода подключен короткозамкнутый отрезок прямоугольного волновода, продольная ось которого совпадает с продольной осью дополнительного отрезка прямоугольного волновода, а широкие стенки короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода параллельны широким стенкам дополнительного отрезка прямоугольного волновода.

6. Возбудитель волн Н₁₁ и E₀₁ по п. 5, отличающийся тем, что ребра двойного волноводного Т-моста, свернутого в Е-плоскости, и короткозамкнутый отрезок прямоугольного волновода имеют радиальное сопряжение.