Лучевой СВЧ-усилитель Советский патент 1982 года по МПК H01J25/34 H01J23/24 

(54) ЛУЧЕВОЙ СВЧ-УСИЛИТЕЛЬ

1

Изобретение относится к конструкциям СВЧ-приборов, в частности к замедляющим системам (ЗС), с переходными согласующими устройствами, осуществляющими связь и согласование ЗС с передающей волноводной линией, и может быть применено в СВЧ-приборах с длительным взаимодействием, фильтрах и других СВЧ-устройствах, использующих в качестве электродинамических системах N- рядные (N 1, 2, 3, ....) встречно-штыревые ЗС.

Известны N-рядные (N 1, 2, 3, ....) встречно-штыревые ЗС с волноводными согласующими устройствами, расположенными вне пространства взаимодействия под углом 90° к основной ЗС и выполненными в виде оконечных штырей ЗС, переходящих в Nрядные гребень волноводной , плавно понижа ощийся по высоте 1.

Однако встречно-штыревые ЗС с такими устройствами имеют сравнительно узкую полосу согласования.

Наиболее близким техническим решением является лучевой СВЧ-усилитель, содержащий встречно-штыревую N-рядную ЗС, выполненную в виде штырей, укрепленных на первом и втором основании, отрезок волноводной линии и размещенный между ними участок перехода, содержащий отрезок щтыревой системы с монотонно-уменьшающимися по высоте в сторону волноводной линии штырями и выполненный с поворотом относительно оси системы.

Участок перехода при расположении вне пространства взаимодействия, т. е. поворотом, может быть использовано только для многорядных штыревых систем с периодом,

10 равным расстоянию между рядами штырей, в противном случае щтыри в переходном устройстве в месте подсоединения к ЗС перекроют путь электронному потоку 2.

Однако в СВЧ-приборах коротковолново15го диапазона длин волн применяются, в основном, многорядные ЗС, расстояние между рядами которых больше периода. Кроме того встречно-штыревая ЗС с монотонным уменьшением высоты штырей при переходе 20 на гладкий волновод обеспечивает довольно высокий уровень К И и потерь на преобразование при сравнительно небольшой ширине полосы согласования, особенно вблизи длинноволновой границы полосы пропускания. Цель изобретения - расширение полосы согласования встречно-штыревых ЗС с волноводной передающей линией при снижении уровня Кет и потерь на преобразование. Эта цель достигается тем, что в лучевом СВЧ-усилителе, содержащем встречно-штыревую N-рядную ЗС, выполненную в виде штырей, укрепленных па первом и втором основаниях, отрезок волноводной линии и размещенный между ними основной участок, перехода, содержащий отрезок штыревой сиетемы с монотонно уменьшающимися по высоте в сторонуволноводной линии штырями и выполненный с поворотом относительно оси системы, в котором отрезок штыревой системы на основном участке перехода выполнен в виде гребенки, закрепленной на основании являющемся продолжением первого основания встречно-щтыревой ЗС а поворот выполнен в плоскости штырей. При этом штыри нигде не пересекают электронного потока, а гребенка позволяет плавно трансформировать не только волновые сопротивления, но и электромагнитные поля. Кроме того, в прибор введен дополнительный участок перехода, расположенный между системой и основным участком перехода, выполненный в виде отрезка встречноштыревой системы длиной равной длине замедленной волне, при этом высота штырей, укрепленных на дополнительном основании, выполнена монотонно уменьшающейся в сторону волноводной линии. При этом достигается плавный переход между ЗС разных типов и улучшение согласования. Кроме того, угол поворота основного участка перехода выбран в пределах 20-70°, а штыри гребенки параллельны штырям встречно-штыревой ЗС. Это позволяет упростить технологию изготовления системы. На фиг. 1 изображено устройство, в котором штыри второго основания обываются непосредственно перед поворотом, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, с поворотом первого участка перехода на 20-70° и со штырями гребенки, параллельными штырям встречно-щтыревой ЗС. Устройство содержит N-рядную встречно-штыревую ЗС I со щтырями 2 на первом основании 3 и штырями 4 на втором основании 5, основной участок 6 перехода со штырями гребенки 7 на основании 8, волновод 9 и дополнительный участок перехода. Элеме.нты конструкции соединены в следующей последовательности: система 1, дополнительный участок 10 перехода, основной участок 6 перехода и волновод 9. Устройство работает следующим образом. На участке 10 перехода волны встречнощтыревой ЗС 1 преобразуются волны ЗС типа гребенки; последняя более конструктивна и технологична при выполнении поворотов и различного рода переходов щтыревых ЗС типа щирокие пластины, штыри различного сечения и пр. на волноводную линию стандартного сечения. После участка 10 перехода преобразованная волна распространяется по участку б перехода с гребенкой 7 и трансформируется плавно в волну стандартного прямоугольного волновода 9, участок 10 переходя встречно-штыревой ЗС 1 на ЗС типа «гребенка 7 позволяет таким образом осуществлять поворот ЗС с произвольным соотнощением периода и расстояния между рядами из пространства взаимодействия без перекрытия пути электронного потока. Кроме того согласующее устройство гребенчатого типа обеспечивает согласование встречно-щтыревой ЗС 1 на волноводную линию стандартного сечения в более широкой полосе при снижении уровня Кет И и потерь на преобразование, особенно в частотной области вблизи длинноволновой границы полосы пропускания. Последнее объясняется тем, что из всех резонаторных ЗС именно у «гребенки при уменьшении высоты до нуля на переходе к гладкому волноводу различные типы волн плавно преобра,зуются в соответствующие типы гладкого волновода, поэтому и согласование волновых сопротивлений происходит наилучшим образом. В согласующем переходе гребенчатого типа штыри гребенки 7 могут уменьшаться по высоте по любому известному закону (линейному, экспоненциальному, ступенчатому, чебышевскому и т. д.) в зависимости от требований к длине перехода и уровню согласова-ния. Выполнение поворота с углом, меньшим 20° ведет к увеличению габаритов устройства, а с углом, большим 70° - к трудностям выполнения гребенки. Таким образом, выполнение ЗС на основном участке перехода и введение дополнительного участка перехода позволяет расширить полосу согласования при снижении уровня Кет И и потерь на преобразование. Кроме того, выполнение поворота в плоскости штырей снимает ограничение, на соотношение периода и расстояния между штырями. Применение предлагаемого устройства позволит улучшить выходные характеристики приборов в целом: увеличить рабочую полосу частот, выходную мощность КПД и коэффициент усиления, повысить устойчивость работы и т. д. Формула изобретения . I. Лучевой СВЧ-усилитель, содержащий встречно-щтыревую N-рядную замедляющую систему, выполненную в виде штырей, укрепленных на первом и втором основаниях, отрезок волноводной линии и размещенный между ними основной участок перехода, содержащий отрезок щтыревой системы с монотонно уменьщающимися по высоте в сторону волноводной линии щтырями и выполненный с поворотом относительно оси системы, отличающийся тем, что, с целью расщирения полосы согласования при снижении уровня коэффициента стоячей воды и потерь на преобразование, отрезок штыревой системы на основном участке перехода выполнен в виде гребенки, закрепленной на основании, являющемся продолжением первого основания встречно-штыревой замедляющей системы, а поворот выполнен в плоскости щтырей.

ток перехода, расположенный между системой и основным участком перехода, выполненный в виде отрезка встречно-штыревой системы длиной равной длине замедленной волны, при этом высота штырей, укрепленных на дополнительном основании, выполнена монотонно уменьшающейся в сторону волноводной линии.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5/ /

/ХХХуУ/ХХХХ /Х////Х/у

Z

/

nUnUnUn n

/

Tjf 1 /7/71/ 7 7 /уУ///у /Х

/ /

/

Фи.2