Волноводно-полосковый направленный ответвитель Советский патент 1993 года по МПК H01P5/16 

Изобретение относится к устройствам СВЧ и наиболее эффективно может быть использовано в радиоизмерительной и при- ёмно-передающей аппаратуре СВЧ диапазона.

Недостатком известного направленного ответвителя является-большая величина переходного ослабления (не менее 15 дБ), обусловленная электромагнитным характером связи в устройствах данного класса (от- ветвителей Бете). Кроме того вответвителях этого типа для обеспечения оптимальной направленности требуется однозначная взаимная угловая ориентация основной и вспомогательной линий, что приводит к увеличению геометрических размеров и к усложнению конструкции ответвителя (необходимости увеличения количества отверстий связи).

Целью изобретения является уменьшение переходного ослабления и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в волноводно-полосковом направленном ответвителе, содержащем прямоугольный волновод и полосковый проводник, выполненный в виде петли, размещённый на поверхности диэлектрической подложки и связанный с прямоугольным волноводом через отверстие связи в широкой стенке, смещенное относительно её продольной оси симметрии, согласно изобретения, начало и конец петли перекрещены под углом 90:Ь/ и область перекрещивания расположена над отверстием связи, причём длина петли выбрана равной I n Хп/2 + Ап/4 + I . где п - целое число, Ал -длина волны в полоско- вой линии, I - линейная поправка, при этом смещение Ах отверстия связи относительно продольной оси симметрии широкой стенки прямоугольного волновода составляет

Дх jf агссо5(Ал/АКр).

со

о VJ от со VI

где а -- размер широкой стенки прямоугольного волновода, АО - длина волны в свободном пространстве, Акр. -- критическая длина волны прямоугольного волновода,

Новые признаки, которыми обладает заявляемое техническое решение, а именно: смещение отверстия связи от оси широкой стенки волновода на величину Дх, а также двукратное прохождение полоска вспомогательной линии определённой формы и длины над отверстием связи, обеспечивают соответствие заявленного решения критерию новизна, Новые признаки позволяют достичь положительный эффект.

Н10 волна в основной линии возбуждает на отверстии, смещенном от оси симметрии волновода на расстояние

г

Дх arccos() электромагнитное

поле с круговой поляризацией. Согласно теории электромагнитных волн в волноводе, магнитные составляющие поля Нх и Hz свя- заны соотношением - g2Hz/gzdx §wd2Hx/gt2 + kzHx, где kz - продольное волновое число, Ј , /г - параметры среды, запол- няющей волновод. Это соотношение определяет направление вращения поляризации поля отверстия в широкой стенке волновода, смещенного относительно его оси: - в правой части волновода - по часовой стрелке; в левой части - против часовой стрелки.

Полосковая линия, расположенная над отверстием, максимально возбуждается при совпадении поляризации поверхностных токов на отверстии с направлением продольной оси линии и не возбуждается при угле 90° между ними. В определённый момент времени поляризация токов на отверстии и направление оси полоска совпадает, При этом в полосковой линии возбуждается Т - волна, часть которой проходит в одно из её плеч, а другая - в петлеобразный участок. Через четверть периода СВЧ колебания фаза бегущей волны в волноводе в поперечной плоскости, проходящей через отверстие, изменится на 90°. Длина петли I вспомогательной линии выбрана в соответствии с заявляемой форму,Ал . Ал , ,

ЛОЙ 1 Пу + Ь I ,

где Ял длина волны в линии, I -поправка, учитывающая влияние реактивности отверстия, п - целое, что обеспечивает изменение фазы Т - волны при проходе её за четверть периода СВЧ колебания на 90°. Волна, прошедшая по петле, и поле вторично возбуждённого отверстия оказываются .синфазными. Двукратное прохождение полоска микропо- лосковой линии над отверстием связи с прямоугольным волноводом при выполнении условия синфазности возбуждения и при преимущественно магнитном характере связи обеспечивает направленной ответвление СВЧ волны, уменьшает переходное ослабление устройства, а такж е приводит к упрощению конструкции за счёт уменьшения количества отверстий связи до одного. Заявляемое техническое решение соответствует критерию Существенные отличия, т.к. проведённый поиск аналогов устройства в патентной и научно-технической литературе показал, что.всё отличительные признаки предполагаемого

изобретения в совокупности не выявлены в СВЧ устройствах того же функционального назначения и с тем же положительным эффектом.

Для пояснения изобретения ниже приводится пример выполнения направленного ответвителя со ссылкой на прилагаемый чертёж.

На чертеже показан волноводно-микро- полосковый направленный ответвитель,

Волноводно-микрополосковый направленный ответвитель состоит из отрезка 1 прямоугольного волновода, в широкой стенке которого имеется отверстие связи 2, смещенное вправо относительно продольной

оси широкой стенки на расстояние Дх. На широкой стенке 3 волновода 1 расположена микрополосковая линия 4, полосок которой дважды проходит над отверстием связи, образуя петлю 5, длина которой определяется

/I /I

по формуле: I п у + -+ I ,

где Ал -длина волны в линии, I - поправка, учитывающая влияние реактивности отверстия, п - целое число. Конкретное значение

длины петли МПЛ определяется для конкретных значений параметров микрополо- сковой линии, частоты падающего сигнала, реактивности отверстия известными методами инженерного расчёта. При прохождении волны из плеча 6 в плечо 7 волновода развязанное плечо микрополосковой линии 8 повернуто на 90° по часовой стрелке относительно выходного плеча 9. .

Устройство работает следующим образом.. . .ч На вход 6устройства падает волна Ню. Отверстие 2, в широкой стенке 3 волновода

на расстоянии Дх arccos(Ao/AKp) от её

продольной оси, возбуждает электромагнитное поле с круговой поляризацией. Микрополосковая линия 4, с произвольной угловой ориентацией относительно осчоа- ного волновода, направленно (

часть СВЧ мощности в плечо 9, второе плечо 8 при этом является изолированным.

Формула изобретения Волноводно-полосковый направленный от- ветвитель, содержащий прямоугольный волновод и полосковый проводник, выполненный в виде петли, размещенный на поверхности диэлектрической подложки и связанный с прямоугольным волноводом через отверстие связи в широкой стенке, смещенное относительно ее продольной оси симметрии, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения величины переходного ослабления, начало и конец петли перекрещены

под углом 90°, и область перекрещивания

расположена над отверстием связи, причем

длина I петли выбрана равной I - п Ял/2 +

+Ал/4 + I . где п - целое число: Ял - длина волны в полосковой линии; I - линейная поправка, при этом смещение Дх отверстия связи относительно продольной оси симметрии широкой стенки прямоугольного волновода составляет Дх а/я arccos (До/Акр) , где а - размер широкой стенки прямоугольного волновода; До - длина волны в свободном пространстве; Акр - критическая длина волны прямоугольного волновода.

Использование: техника СВЧ, в устройствах распределения мощности между линиями передачи. Сущность изобретения: волноводно-полосковый направленный от- ветвитель содержит прямоугольный волновод и полосковый проводник, выполненный в виде петли, размещенный на поверхности диэлектрической подложки и связанный с прямоугольным волноводом через отверстие связи в его широкой стенке. Начало и конец петли перекрещены под углом 90°, и область перекрещивания расположена над отверстием связи. Приведены формулы для расчета длины петли и величины смещения отверстия связи относительно продольной оси симметрии широкой стенки. 1 ил.