Волноводный уголок

Предлагаемый волноводный уголок может использоваться в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике. Техническим результатом является упрощение конструкции и технологии изготовления волноводного уголка, при сохранении рабочей полосы частот. Волноводный уголок обеспечивает совмещение трех функциональных элементов в одном (Н - уголок, Е - уголок и трансформатор сечений) с уменьшением массы и без увеличения габаритных размеров. Сущность изобретения заключается в том, что волноводный уголок состоит из двух ортогонально ориентированных друг к другу прямоугольных волноводов (входного и выходного) с элементами согласования в виде наклонного отражателя во входном волноводе и либо одной, либо двух индуктивных диафрагм в выходном волноводе на расстоянии h_L=(0,75÷1,15)(b ₁+b₂) от широкой стенки входного волновода, противоположной широкой стенке, к которой примыкает входной волновод, толщиной t=(0,01÷0,2)b _m, образуя при этом окно длиной m_L =(0,7÷0,9)a₂ и шириной b ₂, где b₁, b₂ - размер узких стенок входного и выходного волноводов, b _m - размер меньшей из узких стенок входного и выходного волноводов, a₁, a₂ - размер широких стенок входного и выходного волноводов, соответственно.

Предлагаемое техническое решение относится к радиотехнической промышленности и может использоваться в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике.

Известен волноводный уголок в Н-плоскости [Пат. Японии №59-27521, заявл. 1979 г., опубл. 1984 г.], состоящий из двух повернутых на 90° относительно друг друга в Н-плоскости прямоугольных волноводов одинакового сечения, плоского отражателя и согласующего стержня, расположенных в зоне изгиба, при этом стержень соединяет плоский отражатель и противолежащее ему ребро сопряжения двух узких стенок волноводов.

Основными недостатками этого известного технического решений являются: поворот направления распространения только в одной плоскости (в плоскости H) и одинаковые сечения входного и выходного волноводов. Известен волноводный уголок [Пат. России №2171522 C1, H 01 Р 1/02, заявл. 2000 г., опубл. 2001 г.], содержащий входной и выходной волноводы с отражателями, расположенные под прямым углом один относительно другого, в которых узкая стенка входного волновода совмещена с широкой стенкой выходного волновода, а плоский отражатель входного волновода наклонен под углом 130°÷140° к его узкой стенке и имеет длину Д₁=(1÷1,2)а ₁, где а₁ - размер широкой стенки входного волновода. При этом отражатель в виде трехгранной призмы установлен так, что одна ее грань совпадает с широкой

стенкой входного волновода, другая - с совмещенной стенкой входного и выходного волноводов, третья имеет длину от основания до начала усечения Д₂=(0,75±0,05)а ₂, где а₂ - размер широкой стенки выходного волновода, а основание призмы представляет собой прямоугольный треугольник с размерами катетов h=(0,6+0,15)в, где в - максимальный из размеров узкой стенки входного или выходного волноводов, лежит в плоскости узкой стенки выходного волновода, ближайшей к плоскому отражателю входного волновода, и находится на расстоянии , от торца входного волновода, где - длина волны во входном волноводе, при этом усеченная часть призмы плавно скошена на длине l=(1,2±0,1)h в направлении к входу.

Основными недостатками этого технического решения являются: его конструктивная сложность и нетехнологичность, а также малая рабочая полоса частот.

Наиболее близким по своей технической сущности является волноводный уголок [Пат. России №2267192 C1, H 01 Р 1/02, заявл. 2004 г., опубл. 2005 г.] содержащий входной и выходной волноводы, расположенные под прямым углом один относительно другого, в которых из одного в другой распространяется СВЧ-сигнал основной моды и у которых узкая стенка входного волновода совмещена с широкой стенкой выходного волновода, и два отражателя, один из них плоский отражатель входного волновода наклонен под углом =130°÷140° к его узкой стенке, а другой отражатель установлен так, что одна его грань совпадает с широкой стенкой входного волновода, а другая с совмещенной стенкой входного и выходного волноводов, при этом плоский отражатель входного волновода имеет длину Д=(0,7÷0,95)а₁ , где a₁ - размер широкой стенки входного волновода, а другой отражатель выполнен в виде четырехгранной прямой призмы, имеющей длину L=(0,65÷1,0)a ₂, где а₂ - размер широкой стенки выходного волновода, причем одно из ее оснований совпадает с закороченным торцом входного волновода и имеет длину стороны, параллельной широкой стенке входного волновода, l ₁, равную (0,4÷0,6)b₁ где b ₁ - размер узкой стенки входного волновода, а длину стороны, параллельной узкой стенке входного волновода, l ₂, равную

(0,5÷0,95)b₂ , где b₂ - размер узкой стенки выходного волновода.

Основными недостатками этого технического решения является его конструктивная сложность и не технологичность.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что волноводный уголок состоит из входного и выходного волноводов, расположенных под прямым углом один относительно другого, в которых из одного в другой распространяется СВЧ-сигнал основной моды. При этом узкая стенка входного волновода совмещена с широкой стенкой выходного волновода, а узкая стенка выходного волновода совпадает с закороченным торцом входного волновода.

Новыми признаками предлагаемого волноводного уголка является то, что волноводный уголок содержит согласующий плоский отражатель во входном волноводе, наклоненный под углом =140°÷165° к его узкой стенке и имеющий длину d=(0,95÷1,15)a₁, где a ₁ - широкая стенка входного волновода.

В выходном волноводе установлены либо одна индуктивная диафрагма, расположенная по одной из узких стенок, либо две индуктивные диафрагмы, расположенные по обеим узким стенкам выходного волновода на расстоянии h _L=(0,75÷1,15)(b₁+b ₂), от широкой стенки входного волновода, противоположной широкой стенке, к которой примыкает выходной волновод. Индуктивная диафрагма имеет: толщину t=(0,01÷0,2)b_m , и формирует окно длиной m_L=(0,7÷0,9)a ₂ и шириной b₂, где b ₁, b₂ - размеры узких стенок входного и выходного волноводов b_m - меньшая из узких стенок входного и выходного волноводов (b ₁ или b₂), а₂ - широкая стенка выходного волновода.

Технический результат предлагаемого решения заключается в упрощении конструкции, повышении технологичности при сохранении широкой рабочей полосы частот.

На фиг.1 приведен пример выполнения волноводного уголка.

На фиг.2 вид по стрелке А.

На фиг.3 вид по стрелке В.

На фиг.4 приведен график зависимости коэффициента стоячей волны (КСВ) от частоты для различных реализаций волноводного уголка, размеры которого

представлены в таблице 1.

Волноводный уголок состоит из входного волновода 1, выходного волновода 2, совмещенной стенки входного и выходного волноводов 3, индуктивной диафрагмы 4, закороченного торца входного волновода 5, согласующего плоского отражателя входного волновода 6.

Принцип работы предлагаемого волноводного уголка заключается в следующем: СВЧ-сигнал, поступивший во входной волновод 1, отразившись от закороченного торца входного волновода 5 и согласующего плоского отражателя входного волновода 6 проходит в выходной волновод 2. Поворот направления распространения электромагнитной волны на 90° в Н-плоскости и на 90° в Е-плоскости обеспечен с помощью согласующего плоского отражателя 6 во входном волноводе. Согласование предлагаемого волноводного уголка по КСВ, в том числе и при различных сечениях входного и выходного волноводов, обеспечено за счет: расположения в выходном волноводе на определенном расстоянии h_L от широкой стенки входного волновода, противоположной широкой стенке, к которой примыкает выходной волновод, индуктивной диафрагмы 4 определенных размеров (t, m_L); и выбора размеров согласующего плоского отражателя 6 (параметров d и ).

Упрощение конструкции и технологии изготовления волноводного уголка, а также сохранение широкой рабочей полосы частот достигнуто за счет удаления из входного волновода согласующей четырехгранной призмы, изменения угла наклона согласующего плоского отражателя , изменения его размера d и введение в выходном волноводе индуктивной диафрагмы определенных размеров.

Результаты практической реализации предложенного технического решения не вызывают сомнения. Изготовлены и прошли испытания образцы волноводных уголков различных сечений для различных частот. Испытания подтвердили достижение заявленного технического эффекта.

Волноводный уголок, содержащий входной и выходной волноводы, расположенные под прямым углом один относительного другого, в которых из одного в другой распространяется СВЧ-сигнал и у которых узкая стенка входного волновода совмещена с широкой стенкой выходного волновода, а узкая стенка выходного волновода совпадает с закороченным торцом входного волновода, и согласующий плоский отражатель во входном волноводе, отличающийся тем, что согласующий плоский отражатель наклонен под углом =140°÷165° к узкой стенке входного волновода и имеет длину d=(0,95÷1,15)a₁, а в выходном волноводе установлена либо одна индуктивная диафрагма, расположенная по одной из узких стенок, либо две индуктивные диафрагмы, расположенные по обеим узким стенкам выходного волновода на расстоянии h_L=(0,75÷1,15)(b ₁+b₂) от широкой стенки входного волновода, противоположной широкой стенке, к которой примыкает выходной волновод, толщиной t=(0,01÷0,2)b _m, образуя при этом окно длиной m_L =(0,7÷0,9)a₂ и шириной b ₂, где b₁, b₂ - размер узких стенок входного и выходного волноводов, b _m - размер меньшей из узких стенок входного и выходного волноводов, a₁, a₂ - размеры широких стенок входного и выходного волноводов, соответственно.