ВОЛНОВОДНЫЙ МАЛОГАБАРИТНЫЙ DPDT ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 2024 года по МПК H01P1/15 

Изобретение относится к области сверхвысоких частот (СВЧ-техника) и предназначено для применения в СВЧ-устройствах для радиолокации, радиосвязи и аэрокосмических систем.

В СВЧ-технике аэрокосмического применения существует задача разработки волноводного DPDT (Double Pole, Double Throw) переключателя, обладающего пониженными габаритами.

Известна конструкция волноводного SPST (Single Pole, Single Throw) выключателя (патент на полезную модель РФ №56721, МПК Н01Р 1/15, публикация от 10.09.2006 г.), изображенная на фиг. 1, содержащая волноводный отрезок 1 с установленной в нем щелевой диафрагмой 21 и переключательными элементами 5, смонтированными в щелях 13 этой диафрагмы, выполненных симметрично относительно середины узкой стенки волноводного отрезка. К недостаткам такой конструкции можно отнести возможность ее применения только в SPST выключателях и отсутствие возможности применения ее для DPDT переключателей.

Известна конструкция волноводного DPDT переключателя, изображенная на фиг. 2, содержащая четыре идентичных волноводных отрезка 1, 2, 3, 4 с установленными в каждом отрезке переключательными элементами 5, 7, 9, 11 при этом отрезки сочленены в Н-плоскости узкими стенками с четырьмя 135-градусными волноводными тройниками (патент US №7292125, МПК Н01Р 1/12, публикация от 06.11.2007 г.). К недостаткам такой конструкции можно отнести ее повышенные габариты. Это связано с тем, что габарит конструкции между внешними боковыми поверхностями узких стенок противоположных волноводных отрезков существенно превышает размер широкой стенки этих волноводных отрезков.

Наиболее близкой к заявляемой, является конструкция волноводного переключателя, изображенная на фиг.3, содержащая четыре идентичных волноводных отрезка 1, 2, 3, 4 с установленными в каждом отрезке переключательными элементами 5, 7, 9, 11, при этом отрезки крестообразно сочленены узкими стенками в Н-плоскости (патент US №9059495, МПК Н01Р 1/12, публикация от 16.06.2015 г.). К преимуществам такой конструкции можно отнести низкие вносимые потери и высокие потери запирания. К недостаткам такой конструкции можно отнести ее повышенные габариты. Это связано с тем, что габарит конструкции между переключательными элементами в двух противоположных волноводных отрезках, соответствует одной длине волны в этих отрезках, что существенно превышает размер широкой стенки волноводных отрезков.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка устройства, лишенного недостатков прототипа при сохранении его преимуществ.

Техническим результатом заявляемого изобретения является уменьшение габаритов DPDT переключателя за счет уменьшения расстояния между переключательными элементами в двух противоположных волноводных отрезках до размера широкой стенки волноводных отрезков при сохранении малых вносимых потерь пропускания и высоких потерях запирания.

Технический результат достигается тем, что в конструкции, содержащей четыре идентичных волноводных отрезка крестообразно сочлененных узкими стенками в Н-плоскости с установленными в каждом отрезке щелевой диафрагмой и переключательными элементами, смонтированными в щелях в этой диафрагме, выполненных симметрично относительно середины узких стенок волноводных отрезков, расстояние между диафрагмами в противоположных волноводных отрезках выбрано равным размеру широкой стенки волноводных отрезков, при этом в области сочленения между диафрагмами в Н-плоскости в середине высоты узкой стенки волноводных отрезков установлена металлическая перегородка, делящая область сочленения на две равные части, и в каждой такой части по диагонали установлено по металлической перегородке, перекрывающей каждую из частей по высоте, причем по диагоналям установленные перегородки установлены перпендикулярно друг другу.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ.

На фиг. 1 приведена конструкция волноводного SPST выключателя, содержащая волноводный отрезок 1 с установленной в нем щелевой диафрагмой 21 и переключательными элементами 5, смонтированными в щелях 13 этой диафрагмы, выполненными симметрично относительно середины узкой стенки волноводного отрезка.

На фиг. 2 приведена конструкция волноводного DPDT переключателя, содержащая четыре идентичных волноводных отрезка 1, 2, 3, 4 с установленными в каждом отрезке переключательными элементами 5, 7, 9, 11, при этом отрезки сочленены в Н-плоскости узкими стенками с четырьмя 135-градусными волноводными тройниками

На фиг. 3 приведена конструкция волноводного переключателя, содержащая четыре идентичных волноводных отрезка 1, 2, 3, 4 с установленными в каждом отрезке переключательными элементами 5, 7, 9, 11, при этом отрезки крестообразно сочленены узкими стенками в Н-плоскости.

На фиг. 4 приведено схематичное изображение заявляемой конструкции, в которой для наглядности удалена верхняя часть у области сочленения волноводных отрезков. На ней показаны 1, 2, 3, 4 - идентичные волноводные отрезки, крестообразно сочлененные в Н-плоскости, переключательные элементы 5, 11, щели 13, 19, щелевые диафрагмы 21, 22, 23, 24, металлическая перегородка в Н-плоскости 25, диагональная металлическая перегородка 26.

На Фиг. 5 приведено схематичное изображение вида сверху на заявляемую конструкцию, в котором для наглядности удалены волноводные отрезки и крышка над верхней частью области сочленения волноводных отрезков. На ней показаны переключательные элементы 5, 7, 8, 9, 10, 11, щели 13, 15, 16, 17, 18, 19 щелевые диафрагмы 21, 22, 23, 24, диагональная металлическая перегородка 26.

На Фиг. 6 приведено схематичное изображение вида снизу на заявляемую конструкцию, в котором для наглядности удалены волноводные отрезки и крышка под нижней частью области сочленения волноводных отрезков. На ней показаны переключательные элементы 6, 7, 8, 9, 10, 12, щели 14, 15, 16, 17, 18, 20, щелевые диафрагмы 21, 22, 23, 24, металлическая перегородка в Н-плоскости 25, диагональная металлическая перегородка 27.

Позициями на чертежах обозначены:

1, 2, 3, 4 - идентичные волноводные отрезки, крестообразно сочлененные в Н-плоскости,

5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 - переключательные элементы,

13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 - щели,

21, 22, 23, 24 - щелевые диафрагмы,

25 - металлическая перегородка в Н-плоскости,

26, 27 - диагональные металлические перегородки.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что заявляемое устройство представляет собой волноводный DPDT переключатель, содержащий четыре идентичных волноводных отрезка 1, 2, 3, 4, крестообразно сочлененных узкими стенками в Н-плоскости с установленными в каждом отрезке переключательными элементами 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, смонтированными в щелях 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, выполненных в щелевых диафрагмах 21, 22, 23, 24 симметрично относительно середины узкой стенки волноводных отрезков 1, 2, 3, 4, так, что расстояние между щелевыми диафрагмами в противоположных волноводных отрезках равно размеру широкой стенки волноводных отрезков 1, 2, 3, 4, при этом в области сочленения между диафрагмами 21, 22, 23, 24 в Н-плоскости в середине высоты узкой стенки волноводных отрезков 1, 2, 3, 4 установлена металлическая перегородка 25, делящая область сочленения на две равные части, и в каждой такой части по диагонали установлено по металлической перегородке 26, 27, перекрывающей каждую из частей по высоте, причем диагональные перегородки 26 и 27 установлены перпендикулярно друг другу.

Так как в заявляемой конструкции щели 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 в щелевых диафрагмах 21, 22, 23, 24 выполнены симметрично относительно середины узкой стенки волноводных отрезков 1, 2, 3, 4, и перегородка 25 делит область сочленения на две равные части, и в каждой такой части по диагонали установлено по металлической перегородке 26 и 27, перекрывающей каждую из частей по высоте, причем диагональные перегородки 26 и 27 установлены перпендикулярно друг другу, то в обеих частях области сочленения образуется полностью идентичные по свойствам каналы для прохождения электромагнитной волны из любого волноводного отрезка то в один, то в другой соседний волноводный отрезок.

Переключение прохождения/запирания СВЧ-сигнала то в один, то в другой соседний волноводный отрезки 1, 2, 3, 4 осуществляется подачей управляющих сигналов на переключательные элементы 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. При этом в любой диафрагме, если на переключательные элементы в одной щели подан управляющий сигнал и эти переключательные элементы работают в режиме короткого замыкания щели, то на переключательные элементы в другой симметричной щели этой же диафрагмы не подан управляющий сигнал и эти переключательные элементы работают в режиме пропускания через щель.

Так, например, для прохождения СВЧ-сигнала из волноводного отрезка 1 в волноводный отрезок 4 на переключательные элементы 5 и 11 не подается управляющий сигнал, а на переключательные элементы 6 и 12 - подается. При этом емкость любой щели 13 в диафрагме 21, с переключательными элементами 5 без подачи на них управляющего сигнала и при подаче управляющего сигнала на переключательные элементы 6 в щели 14 в той же диафрагме 21, индуктивность верхней части области сочленения, между щелями 13, 19 и перегородками 25, 26 являющейся отрезком запредельного волновода, и емкость щели 19 в диафрагме 24 с переключательными элементами 11 без подачи на них управляющего сигнала и при подаче управляющих сигналов на переключательные элементы 12 в щели 20 в той же диафрагме 24, образуют полоснопропускающий П-образный C-L-C фильтр, обеспечивающий малые вносимые потери у заявляемой конструкции DPDT выключателя при передаче сигналов между волноводными отрезками 1 и 4. При этом передача СВЧ-сигнала между волноводными отрезками 1 и 2 через нижнюю часть области сочленения происходит с большими потерями запирания, так как переключательные элементы 6 в щели 14 в диафрагме 21 работают в режиме короткого замыкания щели 14.

В качестве переключательных элементов могут быть использованы pin-диоды, nippin-диоды, MEMS - элементы.

Таким образом, в заявляемой конструкции DPDT переключателя достигается заявленный технический результат, заключающийся в уменьшении его габаритов до расстояния между диафрагмами, а, следовательно, и переключательными элементами в противоположных волноводных отрезках, равному размеру широкой стенки таких отрезков при сохранении малых вносимых потерь пропускания и высоких потерях запирания.

Изобретение относится к области сверхвысоких частот (СВЧ-техника) и предназначено для применения в СВЧ-устройствах для радиолокации, радиосвязи и аэрокосмических систем. Конструкция содержит четыре идентичных волноводных отрезка, крестообразно сочлененных узкими стенками в Н-плоскости, с установленными в каждом отрезке щелевой диафрагмой и переключательными элементами, смонтированными в щелях в этой диафрагме, выполненных симметрично относительно середины узких стенок волноводных отрезков, расстояние между диафрагмами в противоположных волноводных отрезках выбрано равным размеру широкой стенки волноводных отрезков, при этом в области сочленения между диафрагмами в Н-плоскости в середине высоты узкой стенки волноводных отрезков установлена металлическая перегородка, делящая область сочленения на две равные части, и в каждой такой части по диагонали установлено по металлической перегородке, перекрывающей каждую из частей по высоте, причем по диагоналям установленные перегородки установлены перпендикулярно друг другу. Техническим результатом заявляемого изобретения является уменьшение габаритов DPDT переключателя за счет уменьшения расстояния между переключательными элементами в двух противоположных волноводных отрезках до размера широкой стенки волноводных отрезков при сохранении малых вносимых потерь пропускания и высоких потерях запирания. 6 ил.

Волноводный DPDT переключатель, содержащий четыре идентичных волноводных отрезка, крестообразно сочлененных узкими стенками в Н-плоскости, с установленными в каждом отрезке переключательными элементами, отличающийся тем, что в каждом волноводном отрезке установлена щелевая диафрагма, щели в которой выполнены симметрично относительно середины узкой стенки волноводного отрезка и переключательные элементы установлены в такие щели, при этом расстояние между диафрагмами в противоположных волноводных отрезках равно размеру широкой стенки волноводного отрезка, при этом в область сочленения между диафрагмами в Н-плоскости в середине высоты узкой стенки волноводного отрезка установлена металлическая перегородка, делящая область сочленения на две части, и в каждой такой части по диагонали установлена металлическая перегородка, перекрывающая каждую часть по высоте, причем по диагоналям установленные перегородки установлены перпендикулярно друг другу.