Волноводная нагрузка Советский патент 1982 года по МПК H01P1/26 

(5) ВОЛН080ДНАЯ НАГРУЗКА

. . 1 Изобретение относится к сверхвысокочастотной технике и может быть использовано 8 антенно-волноводных трактах мощных передающих устройств.

Известны мощные волноводные нагру§ки, содержащие короткозамкнутый отре- зок волновода с установленной внутри него диэлектрической перегородкой, которая омывается с одной стороны ПОГЛО-, щающей жидкостью С Т J..„

Недостатками нагрузки такого типа являются, во-первых, трудность обеспечения равномерного омывания жидкостью всей поверхности диэлектрической перегородки, что приводит к появлению,j перегрева, вскипания и образования паровой пленки поглощающей жидкости на отдельных участках у поверхности перегородки, где выделяется подавляющая часть энергии поступающего сверхвысо-м кочастотного сигнала, и, во-втсч ых, трудность в обеспечении герметичного крепления пластины к стенкам волновода по всему периметру. Известна также волноводная нагрузка , содержащая отрезок прямоугольного волновода с короткозамыкающей стенкой, внутри которого размещены диэлектрические трубки, установленные парал-i лельно вектору электрического поля по двум прямым, пересекающимся в направлении короткозамыкающей стенки, и заполненные поглощающей жидкостью 2 .

Недостатком этой нагрузки является то, что при средней мощности поступающего сигнала порядка сотен киловатт возникает электрический пробой входящего в нее отрезка одноволновЪго волновода стандартного сечения с неоднородностямй в виде диэлектрических.трубок с поглощающей жидкостью. Это ограничивает возможность увеличения мощности радиопередающих устройств, особенно на высоких частот;эх, где поперечное сечение одноволновых волново- дов уменьшается настолько, что внутри них уже невозможно разместить диэлектрические трубки достаточно большого диаметра, способные обеспечить необходимый расход жидкости для погложения большого уровня мощности. К недостаткам известной нагрузки относится также то, что любое расположение трубок только в один ряд при огра ничейной длине нагрузки не дает воз можности обеспечить полное поглощение очень большой Мощности (сотни киловатт) , что приводит к перегреву закороченного конца отрезка волновода и ухудшению согласования нагрузки. Цель изобретения - увеличение поглощаемой мощности и улучшение согласования. Для этого в волноводной нагрузке, содержащей отрезок прямоугольного волновода с коро.ткозамыкающей стенкой, внутри которого размещены диэлек трические трубки, установленные парал лельно вектору электрического поля по двум прямым, пересекающимся в направлении короткозамыкающей стенки, и заполненные поглощающей жидкостью, стороны прямоугольного волноводе состав-2J ляют 8-12 длин волны, дополнительно введены диэлектрические трубки, расположенные в шахматном порядке между указанными диэлектрическими трубками и короткозамыкающей стенкой, при этом диаметр каждой диэлектрической трубки равен половине длины волны, а концы диэлектрических трубок выведены в смесительные отсеки, дополнительно размещенные на внешней поверхности боковых стенок отрезка прямоугольного волновода. На фиг. 1 представлена предлагаемая нагрузка, общий вид; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1без смесительного отсека; на фиг. 3 схема, движения поглощающей жидкости. Мощная волноводная нагрузка содержит отрилок прямоугольного волновода 1 с короткозамыкающей стенкой 2, внутри которого размещены диэлектричес кие трубки 3, установленные параллель но вектору электрического поля по двум прямым, пересекающимся в направлении короткозамыкающей стенки 2, и заполненные поглощающей жидкостыд. Стороны прямоугольного волноводе составляют 8-12 длин волны и в него дополнительно введены диэлектрические трубки 3 расположенные в шахматком порядке между указанными диэлектричес кими трубками 3 и короткозамыкающей стенкой 2. Диаметр каждой диэлектри ческой трубки 3 равен половине длины 98 6 волны диэлектрических трубок 3 выведены в смесительные отсеки А, дополнительно размещенные на внешней поверхности боковых стенок 5 отрезка прямоугольного волновода 1. Смесительные отсеки k снабжены патрубком 6. Волноводная нагрузка работает следующим образом. ,. Поглощающая жидкость поступает через патрубок 6 в смесительный отсекi, размещенный на одной из боковых стенок 5| распределяется по диэлектрическим трубкам 3 и поступает во внутренний «эбъем волновода 1, где происходит поглощение энергии. Далее жидкость поступает в отсек на другой боковой стенке, где жидкость из этих диэлектрических трубок 3 переМешивается, а температура жидкости усредняется. В этом же отсеке Ц жидкость изменяет , направление движения и вновь поступает во внутренний объем волновода 1, где опять происходит поглощение энергии. Таким образом, жидкость, многократно меняя направление, проходит по всём диэлектрическим трубкам 3 теплообменника и поглощает сверхвысокочастотную энергию по всему объему волновода. Для обеспечения пропускания через диэлектрические трубки 3 большого объема жидкости без излучения энергии через отверстия в стенках волновода диаметр диэлектрических трубок 3 выбираются равным половине длины волны. Предлагаемая нагрузка позволяет поглотить во много раз большую мощность, чем нагрузка известной конструкции, во-первых, потому что она выполнена на многоволнбвом прямоугольном волноводе увеличенного сечения, электрическая прочность которого на два порядка выше электрической прочности одноволнового стандартного волновода .с размерами стенок мейьше одной длины волны, во-вторых, потому что в ней применено многорядное расположение трубок, обеспечивающее большее поглощение энергии на единицу длины нагрузки , чем при расположении трубок в иэвестной нагрузке, и в-третьих, потому что в ней осуществлена многоходовая трубная система, в которой благодаря промежуточным смесительным отсекам происходит перемешивание более горячей жидкости первых диэлектрических трубок с более холодной жидкостью задних диэлектрических трубок, усред няющее ч абочую температуру поглощаю-.

щей жидкости, что позволяет избежать в ней кризисных явлений (перегрева, вскипания, образования паровой плен ки), характерных для однорядной волноводной нагрузки при больших уровнях 5 мощности. Предлагаемая нагрузка, кроме того, обладает более полным поглощением мощности по всему объему отрезка волновода, что способствует уменьшению отражения от короткозамыкающей ( стенки и, в конечном итоге, улучшению КСВ в широком диапаз9не частот.

Испытан образец предлагаемой конструкции в диапазоне ГГц, выпол- ненный на волноводе увеличенного сече ния (50Ф( мм) с длиной клина 300 мм. В качестве поглощающей жидкости использовалась дистиллированная вода, которая циркулировала по фторопластовым трубкам с внутренним диаметром 20 25 мм. Все фторопластовые трубки были разделены на 5 секций по 10 фторопластовых трубок в каждой секции. При давлении жидкости 0,15 МПа расход составил более kOQ л/мин. Измерения по-25 казали, что в среднем каждый фторопластовых трубок ослаблял сигнал на 4 д&, при этом нагрузка работала без перегрева, искрений или пробоев при мощности 500 кВт, а разность тем-30 ператур жидкости между выходом и входом каждой трубки в стационарном режиме работы нагрузки не превышала

. В диапазоне частот 5,0-6,0 ГГц КСВ нагрузки не превышал 1.15.

Формула изобретения Волноводная нагрузка, содержащая отрезок прямоугольного волновода с . короткозамыкающей стенкой, внутри которого размещены диэлектрические трубки,, установленные параллельно вектору электрического поля по двум прямым, пересекающимся в направлении короткозамыкающей стенки, и заполненные поглощающей жидкостью, отличающаяся тем, что, с целью повышения поглощаемой мощности и улучшения согласования, стороны прямоугольного волновода составляют 8-12 длин волны и дополнительно введены диэлектрические трубки, расположенные в шахматком порядке между указанными диэлектрическими трубками и короткозамыкающей стенкой, при этом диаметр каисдой диэлектрической трубки равен половине длины волны, а концы диэлектрических трубок выведены в смесительные отсеки, дополнительно размещенные на внешней поверхности боковых стенок отрезка прямоугольного волновода.

Источники информации, Принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США If S tSTSg, кл. 333-22, 1969. , 2. Патент США If 2бб9б9б, кл. 333-22, 195 (прототип).

iui.Z