Волноводное окно
Волноводное окно предназначено для использования в выходных устройствах СВЧ приборов и в СВЧ трактах. Оно содержит два согласованных по входу и выходу проходных полуволновых резонатора с одинаковой резонансной частотой, соединенных отрезком цилиндрического волновода, заполненного диэлектриком, и прямоугольные волноводы для ввода и вывода СВЧ мощности. Для увеличения уровня пропускаемой через окно СВЧ мощности каждый проходной резонатор выполнен в виде отрезка цилиндрического волновода, ограниченного с одной стороны поверхностью диэлектрика, а с другой стороны - стыком этого отрезка волновода с соответствующим прямоугольным волноводом ввода/вывода СВЧ мощности. Поскольку стыки волноводов находятся на границах резонаторов и коэффициент отражения от стыков носит емкостной характер, то минимум стоячей волны, формируемой в проходных резонаторах, находится вблизи этих стыков внутри проходных резонаторов, что приводит к уменьшению электрического поля на стыках, пробойная прочность окна повышается и увеличивается уровень пропускаемой СВЧ мощности. 1 ил.
2006116298 ,
||iilpfflilM»»W!»'' 111 7МПК Н 01 Р 1/08
Волноводное окно
Полезная модель относится к СВЧ технике, конкретно, к высокочастотным волноводным окнам, которые используются в выходных устройствах СВЧ приборов и СВЧ трактах.
Известно высокочастотное волноводное окно баночного типа, содержащее два полуволновых проходных резонатора, соединенных отрезком цилиндриче-ского волновода, заполненного диэлектриком, и прямоугольные волноводы для ввода и вывода СВЧ мощности. Каждый резонатор выполнен в виде соединен-ных встык отрезков цилиндрического и прямоугольного волноводов, причем отрезок цилиндрического волновода ограничен поверхностью диэлектрика, а отрезок прямоугольного волновода ограничен индуктивной диафрагмой, раз-мещенной соответственно в волноводе ввода и в волноводе вывода СВЧ мощно-сти. Диафрагмы служат для образования резонаторов и играют роль согласую-щих элементов, с помощью которых резонаторы согласованы по входу и выхо-ду, причем их резонансные частоты совпадают. В проходных резонаторах фор-мируется режим стоячей волны, а в отрезке цилиндрического волновода, соеди-няющем резонаторы - режим бегущей волны, в соответствии с чем окно назы-вают окном бегущей волны. (С.Ю.Казаков «СВЧ окно на повышенную мощ-ность». ФИЯФ препринт 92-2, Протвино, 1992.)
В таком окне при образовании бегущей волны в диэлектрике и стоячей вол-ны в проходных резонаторах падающие и отраженные волны на поверхностях диэлектрика складываются в противофазе, что уменьшает амплитуду суммарно-го электрического поля и позволяет достичь высокого уровня передаваемой через окно СВЧ мощности. Однако из-за наличия индуктивной диафрагмы в каждом проходном резонаторе минимум стоячей волны находится вне резона-тора - в прямоугольном волноводе ввода/вывода СВЧ мощности, и амплитуда высокочастотного электрического поля на стыке цилиндрического и прямо-угольного волноводов из-за сложения волн повышается, вследствие чего на нем 1
возможен пробой, что ограничивает уровень пропускаемой через окно СВЧ мощности.
Задача полезной модели заключается в повышении пробойной прочности окна за счет снижения уровня высокочастотного электрического поля в каждом резонаторе на стыке цилиндрического и прямоугольного волноводов при сохра-нении уровня поля на поверхностях диэлектрика.
Поставленная задача решается предложенным вариантом выполнения высо-кочастотного волноводного окна.
Заявленное волноводное окно, как и прототип, содержит два согласованных по входу и выходу проходных полуволновых резонатора с одинаковой резо-нансной частотой, соединенных отрезком цилиндрического волновода, запол-ненного диэлектриком, и прямоугольные волноводы для ввода и вывода СВЧ мощности.
В отличие от прототипа каждый резонатор выполнен в виде отрезка цилинд-рического волновода, ограниченного с одной стороны поверхностью диэлектри-ка, а с другой стороны - стыком этого отрезка волновода с соответствующим прямоугольным волноводом ввода/вывода СВЧ мощности. Стыки волноводов служат для образования резонаторов и играют роль согласующих элементов, с помощью которых резонаторы согласованы по входу и выходу, причем их резонансные частоты совпадают.
В сравнении с прототипом заявленное окно позволяет повысить уровень передаваемой СВЧ мощности, что видно из описания его работы.
На фигуре представлен эскиз заявленного волноводного окна.
Окно содержит проходные резонаторы 1 и 2, соединенные отрезком цилинд-рического волновода 3, заполненного диэлектриком, и прямоугольные волново-ды 4 и 5, соответственно, для ввода и вывода СВЧ мощности. Резонатор 1 обра-зован отрезком цилиндрического волновода 6, ограниченного поверхностью 7 диэлектрика и стыком 8 волноводов 4 и 6. Резонатор 2 образован отрезком цилиндрического волновода 9, ограниченного поверхностью 10 диэлектрика, и стыком 11 волноводов 5 и 9.
Окно работает следующим образом.
2
СВЧ мощность последовательно из подводящего волновода 4 проходит резо-натор 1, волновод 3, резонатор 2 и выходит в волновод 5. При распространении СВЧ мощности волны рассеиваются на стыках 8 и 11 соответствующих волно-водов и поверхностях 7 и 10 диэлектрика. Рассеянные (проходящие и отражен-ные) волны интерферируют друг с другом. Волны, отраженные от стыка 8, компенсируются волнами, отраженными от поверхности 7 диэлектрика, и отре-зок волновода между стыком 8 и поверхностью 7 образует согласованный про-ходной резонатор 1. Соответственно, волны, отраженные от стыка 11, компен-сируются волнами, отраженными от поверхности 10 диэлектрика, и отрезок волновода между стыком 11 и поверхностью 10 также образует согласованный проходной резонатор 2.
В проходных резонаторах 1 и 2 формируется режим стоячей волны, а в от-резке цилиндрического волновода 3, соединяющем резонаторы - режим бегущей волны, в соответствии с чем заявленное окно, как и прототип, является окном бегущей волны.
Поскольку коэффициент отражения от стыков 8 и 11 волноводов, находя-щихся на границах проходных резонаторов, носит емкостной характер, то ми-нимум стоячей волны находится вблизи этих стыков внутри каждого проходно-го резонатора - в цилиндрическом волноводе. Поэтому напряженность электри-ческого поля на стыках уменьшена по сравнению с прототипом, что повышает пробойную прочность окна, и, следовательно, уровень пропускаемой через него СВЧ мощности.
Дополнительным преимуществом заявленного окна является упрощение кон-струкции, т.к. в нем отсутствуют индуктивные диафрагмы.
Волноводное окно, содержащее два согласованных по входу и выходу проходных полуволновых резонатора с одинаковой резонансной частотой, соединенных отрезком цилиндрического волновода, заполненного диэлектриком, и прямоугольные волноводы для ввода и вывода СВЧ мощности, отличающееся тем, что каждый проходной резонатор выполнен в виде отрезка цилиндрического волновода, ограниченного с одной стороны поверхностью диэлектрика, а с другой стороны - стыком этого отрезка волновода с соответствующим прямоугольным волноводом ввода/вывода СВЧ мощности.
