Резонаторное устройство сверхвысокой частоты Советский патент 1992 года по МПК A61N1/40 

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ), в частности к резонатор- ным устройствам, и может быть использовано для гипертермии СВЧ.

Известно резонаторное устройство локализации поля СВЧ, выполненное в виде короткозамкнутой на конце линии, сформирований двумя параллельными пластинами, питаемой согласованным с линией коакси- ально-пластинчатым переходом.

Недостатки этого устройства заключаются в том, что вследствие наличия открытых боковых сторон резонаторной камеры, состоящей из двух параллельных пластин, определенная часть СВЧ энергии рассеивается во внешнем пространстве, нарушая

электромагнитную совместимость радиотехнических устройств, снижая КПД устройства. Кроме того, устройство не обеспечивает повышения избирательности нагрева объектов за счет локализации поля в части объема резонаторной камеры.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является резонаторное устройство, содержащее прямоугольную экранированную резонаторную камеру, возбуждаемую полем СВЧ с помощью двух отверстий связи, расположенных в одной из стенок резонаторной камеры.

Недостатком этого устройства является то, что предложенный здесь способ возбуждения резонаторной камеры и размеры кач го го ел о ю

меры не обеспечивают повышения избирательности нагрева объектов за счет локализации поля в части объема резонаторной камеры.

Целью изобретения является обеспечение повышения избирательности нагрева объектов путем локализации поля в части объема резонаторной камеры.

Для этого в резонаторном устройстве сверхвысокой частоты, содержащем прямоугольную резонаторную камеру, соединенную волноводами с источником СВЧ поля, с одной стороны камеры установлен возбудитель НБО моды с возможностью передвижения вдоль камеры, выполненный в виде пяти отрезков прямоугольных волноводов, совмещенных друг с другом узкими стенками и соединенных одними концами с емкостной диафрагмой, а другими концами соединенных с помощью Е-секториальных рупоров с волноводно-коаксиальными переходами, с другой стороны камеры установлен возбудитель Нзо моды с возможностью передвижения вдоль камеры, выполненный в виде трех отрезков прямоугольных волноводов, совмещенных друг с другом узкими стенками и соединенных одними концами с второй емкостной диафрагмой, а другими концами соединенных с помощью пирамидальных рупоров с волноводно-коаксиальными переходами, причем волноводно-коаксиальные переходы соединены коаксиальными линиями с источником СВЧ поля с помощью синфазного равноамплитудного делителя мощности, кроме этого, штыри в соседних волновод- но-коаксиальных переходах имеют противоположные направления.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В прямоугольной резонаторной камере обеспечиваются условия резонанса одновременно для двух нечетных мод, возбуждаемых возбудителями НБО и Нзо моды. При этом происходит сложение максимумов полей этих мод. Возбудители ИБО и Нзо мод не влияют друг на друга, но параметры этих возбудителей, такие как ширины емкостных диафрагм, оказывают влияние на нагруженную добротность прямоугольной резонаторной камеры, а следовательно, оказывают влияние и на величину максимума поля, локализованного в части объема камеры. Ширина максимума поля на половинном уровне имеет порядок одной десятой ширины камеры. В максимуме поля мощность нагрева в единичном объеме в два раза превышает такую мощность в любой другой точке камеры. Обеспечение возбудителей Hso и Нзо моды возможностью

перемещения вдоль камеры на величину Я /4 (А - длина волны), позволяет перемещать максимум поля вдоль камеры.

На фиг.1 схематически показано предлагаемое резонаторное устройство сверхвысокой частоты, разрез; на фиг.2 - то же, разрез; на фиг.З - разрез А-А на фиг.1.

Устройство содержит прямоугольную резонаторную камеру 1, возбудитель ИБО

0 моды с возможностью передвижения вдоль камеры, выполненный в виде пяти отрезков прямоугольных волноводов 2, соединенных с емкостной диафрагмой 3 и Е-секториаль- ными рупорами 4, которые соединены с вол5 новодно-коаксиальными переходами 5, возбудитель Нзо моды с возможностью передвижения вдоль камеры 1, выполненный в виде трех отрезков прямоугольных волноводов 6, соединенных с емкостной диафраг0 мой 7 и пирамидальными рупорами 8 с волноводно-коаксиальными переходами 9. Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Питание резонаторного устройства осу5 ществляется от общего источника СВЧ поля. Последовательным делением пополам с помощью синфазного равноамплитудного делителя мощности мощность источника СВЧ поля разветвляется на восемь равных час0 тей тремя согласованными ступенями коак- сиальных линий. К восьми выходным линиям подсоединены идентичные согласованные коаксиально-волноводные переходы 5 и 9. Идентичные длины отрезков

5 коаксиальных линий на всех ступенях деления мощности обеспечивают синфазное или противофазное возбуждение волноводов 5 и 9 с Ню модой (фиг.З). Фазы токов в штырях коаксиально-волноводных переходов иден0 тичны, поэтому изменение фазы возбуждаемого .поля на 180° осуществляется креплением перехода к волноводу таким образом, чтобы эти токи оказались противонаправленными. На фиг.1 противофазность

5 возбуждения отмечена знаками + и -. Таким образом, возбуждается поле Нзо и HsO моды.

Мощность нагрева пропорциональна квадрату напряженности поля, поэтому в

0 поперечном сечении камеры распределение этой мощности имеет вид, показанный на фиг.З. Для эффективного формирования максимума поля в объеме резонаторной камеры необходимо.обеспечить идентичные

5 максимальные значения напряженностей поля Hso и Нзо мод. Амплитуда возбуждаемого поля определяется уровнем напряженности магнитного поля в возбуждающей щели, т.е. уровнем мощности падающей волны, а также шириной щели.

В целях обеспечения одинаковых условий резонанса для обеих мод в предлагаемой конструкции ширина поперечных щелей емкостных диафрагм 3 и 7 выбрана одинаковой. Мощности возбуждения емко- .стных диафрагм 3 и 7 выбраны одинаковыми. Для возбуждения Hso моды длина поперечной щели одного волновода равна одной пятой ширины резонаторной камеры, которая в конкретном случае была равна 3,5 Я . Для возбуждения Изо моды длина поперечной щели одного волновода составляет одну третью часть ширины резонаторной камеры. Длина прямоугольной резонаторной камеры выбрана исходя из одинаковых условий резонанса для обеих мод и составляет 1,2 ее ширины.

Для расширения удобств применения устройства, которые следуют из возможности передвижения максимума поля в.резо- наторной камере, возбудители Hso и Нзо мод снабжены известным устройством передвижения, например, использован для этой цели механизм передвижения каретки измерительной линии.

. Для передвижения возбудителей Hso и Нзо мод вдоль камеры на расстояние Я /4 с минимальными электрическими потерями емкостные диафрагмы этих возбудителей снабжены пружинящими контактами.

Таким образом, получена локализация нагревающей мощности в части объема, составляющей объема резонаторной камеры. Вне этого объема уровень мощности не превышает половинного уровня.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства обусловлена повышением избирательности нагрева объектов за счет локализации поля в части объема, составляющей объема ре- аонаторной камеры, понижением на 20 дБ излучения СВЧ поля во внешнее пространство, что при его медицинском применении

не приводит к облучению обслуживающего персонала, при этом возникают дополнительные удобства применения устройства, которые следуют из возможности передвижения максимума поля в резонаторной камере на 5-10%, по сравнению с существующим.

Формула изобретения 1.Резонаторное устройство сверхвысокой частоты, содержащее прямоугольную резонаторную камеру, соединенную волноводами с источником СВЧ поля, отличающееся тем, что. с целью повышения избирательности нагрева объектов за счет локализации поля в части объема резонаторной камеры, с одной стороны камеры установлен возбудитель Hso моды с возможностью перемещения вдоль камеры, выполненный в виде пяти отрезков прямоугольных волноводов, совмещенных друг с другом узкими стенками и соединенных одними концами с емкостной диафрагмой, а другими концами соединенных с помощью Е-секториальных рупоров с волноводно-ко- аксиальными переходами, с другой стороны камеры установлен возбудитель Нзо моды с возможностью передвижения вдоль камеры, выполненнь-й в виде трех отрезков волноводов, совмещенных друг с другом узкими стенками и соединенных одними концами с второй емкостной диафрагмой, а другими концами соединенных с помощью пирамидальных рупоров с волноводно-ко- аксиальными переходами, причем волно- водно-коаксиальные переходы соединены коаксиальными линиями с источником СВЧ поля с помощью синфазного равноампли- тудного делителя мощности.

2.Устройство по п.1,отличающееся тем, что штыри в соседних волноводно-коак- сиальных переходах имеют противоположные направления.

.2.

Изобретение относится к области техники сверхвысоких частот (СВЧ), в частности к реэонаторным устройствам, и может быть использовано для гипертермии СВЧ. Цель изобретения - повышение избирательности нагрева объектов за счет локализации поля в части объема резонаторной камеры. Сущность изобретения заключается в том, что в прямоугольной резонаторной камере обеспечиваются условия резонанса одновременно для двух нечетных мод, возбуждаемых возбудителями ИБО и Изо моды, и происходит сложение максимумов полей этих мод. Ширина этого максимума на половинном уровне имеет порядок одной десятой ширины волновода. В максимуме поля мощность нагрева едва раза превышает такую мощность в любой другой точке ширины волновода резонатора. Обеспечение возбудителей Изо и Изо моды возможностью перемещения вдоль отрезка пятимодового прямоугольного волновода позволяет перемещать и максимум поля вдоль резонатора, что обеспечивает повышение избирательности нагрева объектов. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. со С