Opia wydano d dano drukiem dnia 6 lhsgbada 1963 r. lUrzc. Menro |Mstie| Bzeczypospolitej POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 47657 KI. 21 a4, 74 KI internat. H 01 p Warszawskie Zaklady Radioiue*) Warszawa, Polska " Rozwidlenie falowodowe Patent trwa od dnia 13 marca 1962 r.Rozwidlenie falowodowe wedlug wynalazku jest sprzegaczem mikrofalowym t o sprzezeniu 3 db, majacym szerokie zastosowanie w kon¬ strukcjach urzadzen rdadio^okacyjnych i radio¬ komunikacyjnych, w urzadzeniach pomiaro¬ wych mostkowych oraz w innych urzadze¬ niach mikrofalowych. Szczególnie korzystne jest jego zastosowanie do wspólpracy z falowo¬ dami ukladu oswietlajacego anteny w systemie monoimpuLsowym, które przylegaja do siebie i wymagaja zastosowania sprzegacza o dwóch ramionach symetrycznych, do siebie przylega¬ jacych, do których doprowadza sie odbierane sygnaly w celu porównania. Rozwidlenie falo¬ wodowe wedlug wynalazku ma poza tym za¬ stosowanie w urzadzeniach radiolokacyjnych innych typów jako czesc skladowa zrównowa¬ zonych przelaczników mikrofalowych, miesza- czy, w urzadzeniach radiokomunikacyjnych *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest mgr inz. Barbara Denisz- czuk. jako czesc skladowa filtrów rozdzielczych, w ukladach pomiarowych takich, jak mostki zrównowazone i niezrównowazone, jako dziel¬ nik mocy, czesc skladowa cyrkulatorów ferryt towych, strojników, przesuwników fazy, dys- kryminatorów mikrofalowych itd. W tych wszystkich zastosowaniach zgrabna konstruk¬ cja rozwidlenia falowodowego oraz latwo osia¬ galne dobre parametry pozwalaja na realizacje ukladów o dobrych charakterystykach, duzej dokladnosci i jednoczesnie nieskomplikowa¬ nych mechanicznie.Rozwidlenie falowodowe wedlug wynalazku ma wlasciwosci zblizone do ,,magicznego T", majac jednak bardziej zwarta kontsrukcje me¬ chaniczna umozliwiajaca zastosowanie w zlozom nyoh systemach monoimpulsowych, ma latwiej¬ sze do uzyskania w produkcji warunki sy¬ metrii oraz wieksza izolacje. Rozwidlenie fa¬ lowodowe wedlug wynalazku jest ukladem o czterech oclcinkach falowodowych, z któ¬ rych trzy maja osie równolegle do siebie, a czwarty — os prostopadla do trzech pozosta-lych. Kazdy z tych odcinków jest izolowany od jednego z pozostalych, posiadajac okreslone sprzezenie 3 db z pozostalymi dwoma.Na rysu/nku uwidoczniono schematycznie roz¬ widlenie falowodowe i jego dzialanie przy roz¬ maitych zastosowaniach, pirzy czym fig. 1 przedstawia je w widoku perspektywicznym, fig. 2 —«¦ w przekroju poziomym z pokazaniem rozkladów natezenia pola elektrycznego, gdy energie doprowadza sie do jednego z ramion symetrycznych, fig. 3 — w tym samym prze¬ kroju z pokazaniem rozkladów natezenia pola, gdy energie doprowadza sie do drugiego z ra¬ mion symetrycznych, fig. 4 — to samo z poka¬ zaniem rozkladów natezenia pola elektryczne¬ go, gdy energie doprowadza sie do trzeciego ramienia poziomego i fig. 5 — to samo z poka¬ zaniem rozkladów pola elektrycznego, k gtiy energie doprowadza sie do ramienia prosto¬ padlego.Rozwidlenie falowodowe wedlug wynalazku sklada sie z czterech odcinków falowodowych o jednakowym standardzie, stanowiacych czte¬ ry ramiona 1, 2, 3, 4, z których trzy 2, 2, 3 po¬ siadaja osie równolegle do siebie, a ramie 4 ma os 'do nich prostopadla. Ramiona li 2 sa symetryczne wzgledem jedynej plaszczyzny symetrii rozwidlenia, przechodzacej przez os ramienia 3 i wspólna scianke 7 ramion 1 i 2; Ramiona te sa w dalszym ciagu zwane ramio¬ nami symetrycznymi. Przylegajace do siebie dwa ramiona symetryczne stanowiace obszar I rozwidlenia lacza sde dalej w obszar ll% two¬ rzac odcinek falowodu o podwójnej szerokosci, zwany obszarem sprzezenia. Od niego odgale¬ zia sie pod katem prostym ramie 4. Impedan- cje charakterystyczna obszaru II 'dopasowuje &ie do impecjincji ^narakterystycznych ra¬ mion 1 i 2 dla rodzajot fali TEl0 za pomoca slupka pojemnosciowego 5. Impedaincje cha¬ rakterystyczna obszaru II dopasowuje sie do impedancji charakterystycznej ramienia 3, stanowiacego obszar IV za pomoca transforma¬ tora impedancji III, Impedaincje charakte¬ rystyczna ramienia 4 dopasowuje sie do im- pendancji charakterystycznej obszaru II dla rodzaju fali w obszarze II TE20 za pomoca dwóch symetrycznie ustawionych diafragm in¬ dukcyjnych 6, znajdujacych sie w ramieniu 4.Okazalo sie i to stanowi przedmiot wyna¬ lazku, ze optymalne dopasowanie poszczegól¬ nych ramion otrzymuje sie tylko przy zacho¬ waniu scisle okreslonych proporcji, a wiec oznaczajac szerokosc ramion symetrycznych 1 i 2 jako a, zas ich wysokosc b, szerokosc transformatora III jako c, dlugosc transforma¬ tora III jako h, odleglosc konca scianki 7 do osi slupka 5 jako d, wysokosc polozenia diafragmy 6 ponad obszarem II jako / i szerokosc okna indukcyjnego utworzonego miedzy dwoma' po¬ lówkami diafragmy 6 jako g otrzymuje sie optymalne dopasowanie i 'dobra izolacje, jezeli: c = (1,34 ± 0,02)a d = (0,77 ± 0,a2)a h = (0,45 ± 0,02)a wys. slupka 5 = (0,33 ± 0,05)b f = (0,52 ± p,02)a g =l (0,75 ±'a,Q5)a Rozwidlenie falowodowe wedlug wynalazku moze byc skonstruowane jako jeden nieroz- dzielhy zespól mechaniczny wraz z innymi elementami jak np. zgieciami w plaszczyznach E i H lub tez moze byc takze podzielone pod wzgledem mechanicznym na czesci, co nie zmienia istoty dzialania ani zastosowania.Przy wykonaniu wedlug powyzszych wska¬ zówek, rozwidlenie falowodowe wedlug wyna¬ lazku dziala w.nastepujacy sposób: Jezeli sygnal zostanie podany na jedno z ra¬ mion symetrycznych rozwidlenia, jak to jest uwidocznione na fig. 2, 3, w obszarze II pow¬ staja fale rodzaju TEi0 i TE20.Fala TE10 po przejsciu przez obszar II pobu¬ dza w ramieniu 3 fale TEi0 nie pobudzajac ramienia 4, Obszar III nie spelnia warunków na rozchodzenie sie fali TE20, wskutek czego nie przechodzi ona do ramienia 3, pobudza na¬ tomiast fale TEjo w ramieniu 4. Obydwa ro¬ dzaje fal TE10 i TE20 powoduja w drugim ra¬ mieniu symetrycznym powstanie dwóch fal rodzaju TEi0 o równych amplitudach i rózniicy fazowej 180°, wobec czego na wyjsciu tego ra-< mienia nie otrzymuje sie zadnego sygnalu.Jezeli ha wejscia obu ramion symetrycznych zostana przylozone napiecia o równych ampli¬ tudach i fazach (fig. 2 i 3), otrzymuje sie na¬ piecie na wyjsciu 3. Na wyjsciu 4 pobudzane sa wtedy napiecia o równych amplittudach i fa¬ zach rózniacych sie o 180°, które wzajemnie sie znosza.Jezeli na wejscia obu ramion symetrycznych zostana przylozone napiecia o równych fazach; ale róznych amplitudach, na wyjsciu 4 otrzy¬ ma sie napiecie równe róznicy polowy napiec przylozonych na wejscie, a na wyjsciu 3 sumie polowy napiec przylozonych.Jezeli sygnal z generatora zostanie podany na wejscie 3 (fig. 4) rozwidlenia falowodowego, - 2 -na wyjsciach ramion aymetrycznych pojawia sie sygnaly o równych amplitudach i jednako¬ wych fazach. Wyjscie 4 jest wtedy izolowane od wejscia 3.Jezeli sygnal z generatora zostanie podany na wejscie 4 (fig. 5) na wyjsciach ramion sy¬ metrycznych pojawia sie sygnaly o równych amplitudach i przeciwnych fazach. Ramie 3 jest wtedy izolowane od ramienia 4.Jak widac ? powyzszego, rozwidlenie falowo¬ dowe wedlug wynalazku ma bardzo szerokie zastosowanie w technice mikrofalowej. Dzieki równoleglym, przylegajacym do siebie ramio¬ nom symetrycznym 1, 2 powstaje mozliwosc wykonania ukladu falowodowego w szeroko pasmowym systemie monoimpulsowym, a dzie¬ ki zastosowaniu prostych elementów dopaso¬ wujacych, latwiejsze jest w mim otrzymanie wymaganej duzej dokladnosci wykonania. PLThe opia was issued in print on June 6, 1963. Menro | Mstie | Bzrepolitej OF POLAND THE PEOPLE'S REPUBLIC PATENT DESCRIPTION No. 47657 KI. 21 a4, 74 KI internat. H 01 p Warszawskie Zaklady Radioiue *) Warsaw, Poland "Waveguide bifurcation The patent lasts from March 13, 1962. According to the invention, the waveguide distribution is a microwave coupler, it is a 3 db coupling, widely used in the construction of radio and communication equipment , in bridge measuring devices and in other microwave devices.It is particularly advantageous to use it to cooperate with the wavelengths of the antenna lighting system in a monoimpulse system, which are adjacent to each other and require the use of a coupler with two symmetrical arms adjacent to each other. The waveguide bifurcation according to the invention is also used in radar devices of other types as a component of balanced microwave switches, mixers, in radiocommunication devices *) The patent holder has declared that the inventor is M.Sc. Eng. Barbara Deniszczuk. as a component of separating filters, in measuring systems such as balanced and unbalanced bridges, as a power divider, component of ferrite circulators, dies, phase shifters, microwave discriminators, etc. In all these applications, the neat design of the waveguide bifurcation and easily achievable good parameters allow for the implementation of systems with good characteristics, high accuracy and at the same time not complicated mechanically. According to the invention, the waveguide forking according to the invention has properties similar to "magic T", but having a more compact mechanical design that allows for use in deposits These mono-impulse systems have easier-to-produce symmetry conditions and greater insulation. The waveguide bifurcation according to the invention is a system with four wave guides, with three axes parallel to each other and the fourth axis perpendicular to each other. the other three, each episode is isolated from one of the others, having a predetermined connection of 3 db with the other two. The figure shows schematically the waveguide distribution and its operation in various applications, with Fig. 1 showing them in perspective, Fig. 2 - In a horizontal section showing the electric field intensity distributions when the energies are applied to one of the symmetrical arms, Fig. 3 - in the same section showing the field intensity distributions when the energies are applied to the other symmetrical arms, Fig. 4 - the same with showing the electric field intensity distribution when the energies are applied to the third horizontal arm and Fig. 5 - the same with the electric field distributions showing, where the energies are applied to the straight arm A waveguide extension according to the invention consists of four waveguide sections of the same standard, constituting four arms 1, 2, 3, 4, of which three 2, 2, 3 have parallel to each other, and the arm 4 has an axis perpendicular to them. The arms 1 and 2 are symmetrical about the only plane of symmetry of the bifurcation, passing through the axis of the arm 3 and the common wall 7 of the arms 1 and 2; These arms are still called symmetrical arms. The adjoining two symmetrical arms forming region I of the bifurcation continue to form region 11% to form a double-width waveguide section called the coupling region. From it it branches off at the right angle of the frame 4. The characteristic impedance of area II 'is matched to the characteristic impedances of arms 1 and 2 for the wave type TE10 by means of a capacitive bar 5. The characteristic impedance of area II is adjusted to The characteristic impedance of the arm 3, constituting the area IV by means of the impedance transformer III, The characteristic impedance of the arm 4 is matched to the characteristic impedance of the area II for the wave type in the area II TE20 by means of two symmetrically positioned inductive diaphragms 6, located in the arm 4 It turned out, and this is the subject of the invention, that the optimal fit of the individual arms is obtained only while maintaining strictly defined proportions, that is, denoting the width of symmetrical arms 1 and 2 as a, and their height b, width of transformer III as c, length of transformer III as h, distance of the end of wall 7 to the axis of post 5 as d, w The height of the diaphragm 6 above the area II as / and the width of the induction window formed between the two halves of the diaphragm 6 as g, an optimal fit and good insulation are obtained, if: c = (1.34 ± 0.02) and d = (0 , 77 ± 0, a2) ah = (0.45 ± 0.02) a bar height 5 = (0.33 ± 0.05) bf = (0.52 ± p, 02) ag = l (0, 75 ± 'a, Q5) a According to the invention, the waveguide bifurcation may be constructed as one non-separable mechanical unit with other elements, such as bends in planes E and H, or it may also be mechanically divided into parts, which does not change the essence of operation or application. When performed according to the above indications, the waveguide bifurcation according to the invention works as follows: If the signal is applied to one of the symmetric arms of the bifurcation, as shown in Figs. 2, 3, In area II, waves of the TEi0 and TE20 type are formed. The TE10 wave after passing through the area II stimulates 3 waves TEi0 in the arm without stimulating the arm 4, Area III does not meet the conditions for the propagation of the TE20 wave, so that it does not pass to the arm 3, while the TEjo waves in the arm 4 are stimulated. Both types of the TE10 and TE20 waves result in the formation of two in the second symmetrical arm. waves of the TEi0 type with equal amplitudes and a phase difference of 180 °, so that at the output of this arm no signal is obtained. If the inputs of both symmetrical arms are applied to the voltage with equal amplitudes and phases (Fig. 2 and 3), the voltage at output 3 is obtained. At the output 4, voltages of equal amplitudes and phases differing by 180 ° are activated, which cancel each other out. If at the inputs of both symmetrical arms, voltages of equal phases; but with different amplitudes, at output 4 we get a voltage equal to half the difference between the voltages applied to the input, and at output 3, the sum of half of the applied voltages. If the signal from the generator is applied to input 3 (Fig. 4) of the waveguide bifurcation, - 2nd at the outputs of the asymmetric arms, there are signals of equal amplitudes and equal phases. The output 4 is then isolated from the input 3. If the signal from the generator is applied to the input 4 (FIG. 5), signals with equal amplitudes and opposite phases appear at the outputs of the symmetric arms. The 3 arm is then isolated from the 4 arm. How can you see it? of the foregoing, the waveguide bifurcation of the invention has a very wide application in microwave technology. Due to the parallel, contiguous symmetrical arms 1, 2, it is possible to make the waveguide system in a wide-band mono-pulse system, and thanks to the use of simple matching elements, it is easier to obtain the required high accuracy of manufacture. PL