RU139090U1

RU139090U1 - Waveguide transition

Info

Publication number: RU139090U1
Application number: RU2013154828/08U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Митин; Юлия Александровна Авдонина; Любовь Николаевна Кудрявцева; Владимир Георгиевич Пелихов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова"
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2014-04-10

Abstract

Волноводный переход, содержащий входной и выходной волноводы, расположенные под прямым углом один относительно другого, в которых из одного в другой распространяется СВЧ-сигнал основной моды, при этом входной волновод заполнен диэлектриком с ε>1, отличающийся тем, что входной волновод выполнен в пластине из фольгированного с двух сторон СВЧ-диэлектика, узкие стенки входного волновода и его торец образованы рядами сквозных отверстий диаметром d≤0,25λ и расположенными с шагом l≤0,05λ, причём стенки отверстий металлизированы и имеют электрический контакт со слоями фольги, при этом широкими стенками входного волновода являются участки фольги между рядами отверстий с металлизированными стенками, торец выходного волновода с диэлектрическим заполнением с ε>1 совмещён с окном связи между входным и выходным волноводами, а широкая сторона окна связи прилегает к сквозным отверстиям с металлизированными стенками, формирующими закороченный торец входного волновода, при этом во входном волноводе в выборку напротив окна связи установлена согласующая металлическая призма, имеющая электрический контакт с его широкой стенкой.A waveguide transition containing the input and output waveguides located at right angles to one another, in which the main mode microwave signal propagates from one to the other, while the input waveguide is filled with a dielectric with ε> 1, characterized in that the input waveguide is made in a plate from a microwave dielectric foiled on both sides, the narrow walls of the input waveguide and its end face are formed by rows of through holes with a diameter d≤0.25λ and spaced l ≤0.05λ, and the walls of the holes are metallized and have an electric contact with the layers of the foil, the wide walls of the input waveguide being the sections of the foil between the rows of holes with metallized walls, the end face of the output waveguide with dielectric filling with ε> 1 is aligned with the communication window between the input and output waveguides, and the wide side of the communication window is adjacent to the through holes with metallized walls forming the shorted end of the input waveguide, while in the input waveguide a matching metal prism having an electric ktrichesky contact with his broad wall.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к радиотехнической промышленности и может использоваться в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике.The proposed utility model relates to the radio industry and can be used in waveguide, antenna and microwave measurement technology.

Известен волноводный уголок [RU №2267192 C1, H01P 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 смещена с широкой стенкой выходного волновода, и два отражателя, один из них плоский отражатель входного волновода наклонен под углом α=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÷10,95)а₁ где a₁ - размер широкой стенки входного волновода, а другой отражатель выполнен в виде четырехгранной прямой призмы, имеющей длину L=(0,65÷1,0)a₂, 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, 1₁ равную (0,4÷0,6)b₁ где b₁ - размер узкой стенки входного волновода, 12, равную (0,5÷0,95)b₂, где b₂ - размер узкой стенки выходного волновода.Known waveguide angle [RU No. 2267192 C1, H01P 1/02, decl. 2004, publ. 2005], containing the input and output waveguides located at right angles to one another, in which the main mode microwave signal propagates from one to the other and in which the narrow wall of the input waveguide is offset with the wide wall of the output waveguide , and two reflectors, one of them is a flat reflector of the input waveguide inclined at an angle α = 130 ° ÷ 140 ° to its narrow wall, and the other reflector is installed so that one of its faces coincides with the wide wall of the input waveguide, and the other with the combined wall of the input and out bottom of the waveguides, while the flat reflector of the input waveguide has a length D = (0.7 ÷ 10.95) and ₁ where a ₁ is the size of the wide wall of the input waveguide, and the other reflector is made in the form of a tetrahedral straight prism having a length L = (0 , 65 ÷ 1,0) a ₂ , where a ₂ is the size of the wide wall of the output waveguide, and one of its bases coincides with the shorted end of the input waveguide and has a side length parallel to the wide wall of the input waveguide, 1 ₁ equal to (0.4 ÷ 0,6) b ₁ where b ₁ - resolution input waveguide narrow wall 12 equal to (0,5 ÷ 0,95) b _2, where b ₂ - a narrow wall dimension you one waveguide.

Основными недостатками этого технического решения являются его: большие габаритные размеры, конструктивная сложность и не технологичность.The main disadvantages of this technical solution are its: large overall dimensions, structural complexity and low adaptability.

Известно устройство для поворота плоскости поляризации [RU №2366042 C1, заявл. 2008 г., опубл. 2009 г.], содержащее отрезок волновода с короткозамыкателями на торцах и двумя взаимно перпендикулярными прямоугольными отверстиями на входе и выходе, при этом отрезок волновода имеет прямоугольное сечение, а размеры прямоугольных отверстий на входе и выходе отрезка волновода различны, причем отрезок волновода имеет длину, равную размеру широкой стороны отверстия на входе, размер широкой стенки, равный размеру широкой стороны отверстия на выходе, размер узкой стенки b выбран из условия b₁≤b<b₂, где b₁ и b₂ - размеры узких сторон отверстий на входе и выходе, при этом отверстия расположены на обеих широких стенках отрезка волновода таким образом, что широкая сторона прямоугольного отверстия на входе совпадает с ребром, образованным пересечением плоскостей широкой и узкой стенок отрезка волновода, а широкая сторона прямоугольного отверстия на выходе совпадает с ребром, образованным пересечением плоскостей короткозамыкателя и другой широкой стенки отрезка волновода, при этом внутри отрезка волновода напротив каждого из прямоугольных отверстий установлены согласующие прямые призмы, не пересекающие другие прямоугольные отверстия и лежащие боковой гранью на одной из широких стенок отрезка прямоугольного волновода, а другой боковой гранью на его узкой стенке на входе и на короткозамыкателе на выходе, при этом в отрезке волновода между стенкой и короткозамыкателем установлен плоский согласующий отражатель.A device for rotating the plane of polarization [RU No. 2366042 C1, decl. 2008, publ. 2009], containing a segment of the waveguide with short-circuits at the ends and two mutually perpendicular rectangular holes at the inlet and outlet, the segment of the waveguide has a rectangular cross section, and the sizes of the rectangular holes at the input and output of the waveguide segment are different, and the waveguide segment has a length equal to size holes on the wide side inlet wall broad size equal to the size of the broad side of the opening at the outlet, the narrow wall dimension b is selected from the condition b ₁ ≤b <b _2, where b ₁ and b ₂ - dimensions of openings on the narrow sides the path and the exit, the holes being located on both wide walls of the waveguide segment so that the wide side of the rectangular opening at the entrance coincides with the edge formed by the intersection of the planes of the wide and narrow walls of the waveguide segment, and the wide side of the rectangular opening at the exit coincides with the edge formed the intersection of the planes of the short circuit and the other wide wall of the length of the waveguide, while inside the length of the waveguide opposite each of the rectangular holes matching straight lines prisms that do not intersect other rectangular holes and lie side face on one of the broad walls of a segment of a rectangular waveguide and the other side face at its narrow wall at the inlet and short-circuiting the output, wherein in a section of the waveguide between the wall and the short-circuiting mounted flat terminating reflector.

Основными недостатками этого технического решения являются: конструктивная сложность, большие габаритные размеры, а также то, что не обеспечена возможность изменения направления распространения энергии.The main disadvantages of this technical solution are: structural complexity, large overall dimensions, and the fact that the possibility of changing the direction of energy distribution is not provided.

Наиболее близким по своей сущности является волноводный переход [RU №87292 U1 H01P 1/00, опубл. 2009 г.], содержащий входной и выходной волноводы, расположенные под прямым углом один относительно другого, в которых из одного в другой распространяется СВЧ-сигнал основной моды, узкая стенка входного волновода совмещена с широкой стенкой выходного волновода, узкая стенка выходного волновода совпадает с закороченным торцом входного волновода, и согласующий плоский отражатель во входном волноводе, при этом входной волновод заполнен диэлектриком с ε≥1, а согласующий плоский отражатель наклонен под углом α=145÷165° к узкой стенке входного волновода и имеет длину d=(0,95÷1,4)

, где a₁ - размер широкой стенки входного волновода.The closest in essence is the waveguide transition [RU No. 87292 U1 H01P 1/00, publ. 2009], containing the input and output waveguides located at right angles to one another, in which the main mode microwave signal propagates from one to the other, the narrow wall of the input waveguide is combined with the wide wall of the output waveguide, the narrow wall of the output waveguide coincides with the shorted the end of the input waveguide, and a matching flat reflector in the input waveguide, while the input waveguide is filled with a dielectric with ε≥1, and the matching flat reflector is inclined at an angle α = 145 ÷ 165 ° to the narrow wall of the input novoda and has d = (0,95 ÷ 1,4) length

where a ₁ is the size of the wide wall of the input waveguide.

Основными недостатками этого технического решения является то, что поворот направления распространения энергии обеспечен для варианта разворота выходного волновода относительно входного в H и Ε плоскостях одновременно и нетехнологичность.The main disadvantages of this technical solution is that the rotation of the direction of energy propagation is provided for the option of the rotation of the output waveguide relative to the input in the H and Ε planes at the same time and low technology.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что волноводный переход 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 с ε>1 входной и выходной волноводы заполнены диэлектриком с ε>1.The essence of the proposed utility model is that the waveguide transition consists of input and output waveguides located at right angles to one another, in which the microwave signal of the main mode propagates from one to the other, while the input and output waveguides are filled with ε> 1 dielectric with ε> 1.

Новыми признаками предлагаемого волноводного перехода является то, что входной волновод выполнен в пластине из фольгированного с двух сторон СВЧ-диэлектика, у которого узкие стенки входного волновода и его торец образованы рядами сквозных отверстий с металлизированными стенками диаметром d≤0,25λ и расположенными с шагом l≤0,05λ, причем стенки отверстий имеют электрический контакт со слоями фольги. В этом волноводном переходе широкими стенками входного волновода являются участки фольги между рядами отверстий с металлизированными стенками, причем торец выходного волновода с диэлектрическим заполнением с ε>1 с ε>1 совмещен с окном связи между входным и выходным волноводами, а широкая сторона окна связи прилегает к сквозным отверстиям с металлизированными стенками, формирующими закороченный торец входного волновода, при этом во входном волноводе в выборку напротив окна связи установлена согласующая металлическая призма, имеющая электрический контакт с его широкой стенкой.New features of the proposed waveguide transition is that the input waveguide is made in a plate made of a microwave dielectric foil on both sides, in which the narrow walls of the input waveguide and its end face are formed by rows of through holes with metallized walls with a diameter of d≤0.25λ and spaced l ≤0.05λ, with the walls of the holes being in electrical contact with the foil layers. In this waveguide transition, the wide walls of the input waveguide are the foil sections between the rows of holes with metallized walls, the end face of the output waveguide with dielectric filling with ε> 1 and ε> 1 is aligned with the communication window between the input and output waveguides, and the wide side of the communication window is adjacent to through holes with metallized walls forming the shorted end of the input waveguide, while in the input waveguide a matching metal prism having an electric Electrical contact with its wide wall.

Технический результат предлагаемого решения заключается в том, что предложен вариант устройства, обеспечивающего изменение направления распространения энергии в E-плоскости, имеющего малые размеры и массу, при конструктивной простоте и высокой технологичности.The technical result of the proposed solution is that a variant of the device is proposed that provides a change in the direction of energy propagation in the E-plane, having small dimensions and mass, with structural simplicity and high adaptability.

На фиг. 1 приведен пример выполнения волноводного перехода.In FIG. 1 shows an example of a waveguide transition.

На фиг. 2 приведен график зависимости коэффициента стоячей волны (КСВ) от частоты для различных реализаций волноводного перехода, размеры которого приведены в таблице 1.In FIG. Figure 2 shows a graph of the dependence of the standing wave coefficient (SWR) on frequency for various implementations of the waveguide transition, the dimensions of which are shown in Table 1.

Волноводный переход состоит из входного волновода 1, выполненного из фольгированного с двух сторон диэлектрика (ε>1), в котором узкие стенки сформированы отверстиями с металлизированными стенками 5, соединяющими слои фольги, выходного волновода с диэлектрическим заполнением 2(ε>1), окна связи между входным и выходным волноводами 3, согласующей металлической призмы 4.The waveguide transition consists of an input waveguide 1 made of a dielectric folded on both sides (ε> 1), in which narrow walls are formed by holes with metallized walls 5 connecting the foil layers, an output waveguide with a dielectric filling 2 (ε> 1), a communication window between the input and output waveguides 3, matching metal prism 4.

Принцип работы предлагаемого волноводного перехода заключается в следующем: СВЧ-сигнал, поступивший во входной волновод 1, отразившись от закороченного торца входного волновода и согласующей металлической призмы 4, проходит через окно связи 3 в выходной волновод. Поворот направления распространения электромагнитной волны на 90° в Е-плоскости обеспечен с помощью согласующей металлической призмы 4 во входном волноводе. Согласование предлагаемого волноводного перехода по КСВ, при различных сечениях входного и выходного волноводов, обеспечено за счет оптимального выбора размеров согласующей металлической призмы 4, установленной напротив окна связи и прилегающей к торцу входного волновода.The principle of operation of the proposed waveguide transition is as follows: the microwave signal received in the input waveguide 1, reflected from the shorted end of the input waveguide and matching metal prism 4, passes through the communication window 3 into the output waveguide. The rotation of the direction of propagation of the electromagnetic wave by 90 ° in the E-plane is provided using a matching metal prism 4 in the input waveguide. The coordination of the proposed waveguide transition along the SWR, for different sections of the input and output waveguides, is ensured by the optimal choice of the sizes of the matching metal prism 4 mounted opposite the communication window and adjacent to the end of the input waveguide.

Обеспечение малых размеров предложенного волноводного перехода достигнуто за счет использования волноводов, заполненных диэлектриком, а сокращение массы получено как за счет уменьшения габаритных размеров, так и за счет применения фольгированных материалов, при котором толщина широких стенок волноводных каналов равна толщине фольги (17 или 35 мкм).Ensuring the small size of the proposed waveguide transition is achieved through the use of waveguides filled with a dielectric, and mass reduction is obtained both by reducing the overall dimensions and by using foil materials, in which the thickness of the wide walls of the waveguide channels is equal to the thickness of the foil (17 or 35 μm) .

Результаты практической реализации предложенного технического решения не вызывают сомнения. Изготовлены и прошли испытания образцы волноводных переходов различных сечений, выполненных на основе фольгированных СВЧ-диэлектриков с формированием узких стенок волноводов рядами близкорасположенных отверстий с металлизированными стенками, соединяющими слои фольгиThe results of the practical implementation of the proposed technical solution are not in doubt. Samples of waveguide transitions of various sections made on the basis of foil microwave dielectrics with the formation of narrow waveguide walls by rows of nearby holes with metallized walls connecting the foil layers were fabricated and tested.

Claims

A waveguide transition containing the input and output waveguides located at right angles to one another, in which the main mode microwave signal propagates from one to the other, while the input waveguide is filled with a dielectric with ε> 1, characterized in that the input waveguide is made in a plate from a microwave dielectric foiled on both sides, the narrow walls of the input waveguide and its end face are formed by rows of through holes with a diameter d≤0.25λ and spaced l ≤0.05λ, and the walls of the holes are metallized and have an electric contact with the foil layers, with the wide walls of the input waveguide being the sections of the foil between the rows of holes with metallized walls, the end face of the output waveguide with dielectric filling with ε> 1 is aligned with the communication window between the input and output waveguides, and the wide side of the communication window is adjacent to the through holes with metallized walls forming the shorted end of the input waveguide, while in the input waveguide a matching metal prism having an electric ktrichesky contact with his broad wall.