Волноводное вращающееся сочленение Советский патент 1992 года по МПК H01P1/06 

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в волноводных трактах радиосредств диапазонов сантиметровых и миллиметровых волн.

Известны волноводные вращающиеся сочленения, содержащие два идентичных отрезка волновода, имеющих круглое поперечное сечение, соединенных между собой торцами, перпендикулярными их оси, с возможностью осевого вращения. Основным рабочим элементом такого волноводного вращающегося сочленения является кольцевое сочленение между двумя отрезками волновода.

Однако при использовании в таких волноводных-вращающихся сочленениях гофрированных волноводов, работающих на

волне ЕНп, произвольный выбор сечения, в

котором выполняется сочленение волновоО Ю 4 дов, приводит к неоптимальному с точки зрения потерь энергии построению волноводного вращающегося сочленения вследСА) ствие существенной зависимости потерь волны ЕНп возвращающемся сочленении

О

от местоположения и конструктивного выполнения сочленения волноводов.

Цель изобретения-уменьшение потерь энергии во вращающемся сочленении при использовании гофрированных волноводов на волне ЕНп.

Поставленная цель достигается тем, что торец каждого отрезка волновода выполнен в плоскости симметрии впадины гофра.

На фиг.1 схематически изображен вариант конструктивного исполнения волноводного вращающегося сочленения, продольное сечение; на фиг.2 и 3 - структура магнитного и электрического поля волны ЕНп в круглом гофрированном волноводе, соответственно; на фиг.4 - расчетная зависимость нормированныхЗначений потерь энергии и волны ЕНп в сочленении гофрированного волновода от значений нормированной продольной координаты местоположения сочленения; на фиг.5 и 6 результаты резонансных измерений потерь энергии волны ЕНп в сочленении круглых гофрированных волноводов для различных случаев выполнения сочленения.

Волноводное вращающееся сочленение представляет собой два отрезка 1 и 2 волновода круглого поперечного сечения. волноведущие каналы которых идентичны и имеют кольцевое периодическое гофрирование. Отрезки сомлинсны между собой торцами, перпендикулярными их оси 3. с возможностью относительного осевого вращения (фиг.З). Основным рабочим элементом вращающегося сочленения является кольцевое сочленение 4 между отрезками волновода (элементы конструкции 5 имеют вспомогательный характер и приведены на фиг.1 в иллюстративных целях).

Рабочим типом волны вращсочленения является волна ЕНп. Структура магнитного и электрического полей волны ЕНп в круглом гофрированном волноводе представлена соответственно на фиг.2 и 3 (структуры полей получены с помощью расчета на ЭВМ с использованием известного алгоритма), Снижение потерь энергии волны ЕНп вволноводном вращающемся сочленении достигается за счет выполнения торца каждого отрезка волновода в плоскости симметрии впадины гофра (фиг.1). Следствием такого выполнения являются два основных фактора.

Отрезки волноврдов во вращающемся сочленении располагаются с сохранением периодичности гофрирования подлине вращающегося сочленения. В этом случае сочленение волноводов вносит наименьшее локальное изменение волнового сопротивления, а следовательно, и наименьшее отражение. При работе в многомодовОм режиме такое расположение отрезков волновода обуславливает, кроме того, минимальное возбуждение паразитных типов волн, а следовательно, обеспечивает минимизацию потерь на преобразование рабочей волны ЕНц.в высшие моды.

Торцы отрезков 1 и 2 волновода, ( следовательно, и плоскость сочленения) соответствуют максимальному внутреннему диаметру гофрированного волновода (к-ак показано на -фиг.). Выбор такого местоположения сочленения определяется

характером распределения продольных токов на боковой поверхности круглого гофрированного волновода по координате. проходяш,ей вдоль оси волновода.

На фиг.4 представлена расчетная зависимость нормированных значений потерь энергии волны ЕНп в сочленении круглого гофрированного волновода от нормированных значений продольной координаты Z/T местоположениясочленения в пределах одного периода структуры. Значение Z/T О (так же, как и Z/T 1) соответствует минимальному внутреннему сечению волновода, а значение Z/T 0.5 - максимальному внутреннему сечению волновода. Нормировка

потерь проведена к значению потерь в сочленении при Z/T 0. Из фиг.4 видно, что при Z/T 0.5. т.е. в сечении, соответствующем максимальному внутреннему сечению волновода, потери волны ЕН п в сочленении

минимальны.

Расчет проведен для волновода, имеющего следующие основные параметры: максимальный внутренний диаметр 95,7 мм, глубина гофра 17,85 мм, период гофра 20.0

мм, на частоте 6,85 ГГц. Для расчета использован упомянутый выше алгоритм.

На фиг.5 и 6 представлены результаты измерения частотной зависимости затухания АС волны ЕНп. вносимого кольцевым

соосным сочленением отрезков круглого гофрированного волновода для различных значений ширины сочленения Дс (фиг.1).

Фиг.5 относится к случаю выполнения сочленения в максимальном сечении волновода, а фиг.6 - к случаю выполнения сочленения в минимальном сечении волновода. Цифрами 1, 2 и 3 на обоих графиках обозначены кривые, относящиеся, соответственно, к значениям Ас 0,17 мм; 0.5 мм; 1,0 мм.

Таким образом, сочленение в максимальном сечении волновода (фиг:5) вносит существенно меньшее затухание, чем сочленение в минимальном сечении волновода (фиг.6), что подтверждает расчетные

результаты. Измерения выполнены резонансным методом на макете вращающегося сочленения, выполненного из меди и имек щего следующие геометрические размеры: максимальный внутренний диаметр 99.95 мм, глубина гофра 15.22 мм, период гофра

16,98мм.

Применение изобретения в волноводных трактах радиосредств диапазонов СМВ и ММВ позволяет обеспечить ряд преимуществ no сравнению с известными решенмйми. Минимизация notepb во вращсочленении позволяет повысить энергетический потенциал радиолиний, образованный с помощью антенн с механическим сканированием. Наиболее эффективно предлагаемые волноводные вращающиеся сочленения могут использоваться в волноводных трактах на основе круглых гофрированных волноводов с малыми потерями, работающих на волне EHif. В этом случае и волновод и вращающееся сочленение работают на одном и том же типе волны. Это исключает необходимость преобразования рабочей волны в тракте и приводит к дополнительному энергетическому выигрышу за счет уменьшения потерь и отражений. Кроме того, использование несимметричной волны ЕНц без преобразования по всей длине тракта позволяет эффективно реализовывать режим поляризационного уплотнения.

Формула изобретения Волноводное вращающееся сочленение, содержащее два идентичных отрезка волновода, имеющие круглое поперечное

0 сечение и соединенные между собой торцами, перпендикулярными их оси, с возможностью осевого вращения, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потерь энергии при использовании гофрированных

5 волноводов на волне (EHli. торец каждого отрезка волновода выполнен в плоскости симметрии впадины гофра.

Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот и может быть использовано в волноводных трактах радиосредств диапазонов сантиметровых и миллиметровых волн. Цель - повышение по-, 2терь энергии при использовании гофрированных волноводов на волне ЕНн. Волно- водное вращающееся сочленение содержит два отрезка 1 и 2 гофрированного волновода круглого поперечного сечения, работающего на волне ЕН i ^, сочлененных между собой торцами, перпендикулярными их оси 3 с возможностью относительного осевого вращения. Цель изобретения достигается за счет того, что отрезки 1 и.2 волновода расположены с сохранением периодичности гофрирования подлиней обращенные друг к другу торцы отрезков 1 и 2 расположены в сечениях, соответствующих максимальному внутреннему диаметру в плоскости симметрии впадины гофра, что вносит наименьшее локальное изменение волнового сопротив- 'ления, а следовательно, и наименьшее отражение и обуславливает минимальное возбуждение паразитных типов волн. 6 ил.(Лс

i 1 i

i|

i i

Фив.2

ФигЪ

О

0,250,50,75

ФЦ2М

Фаг

$us.6