RU184242U1

RU184242U1 - Waveguide slit bridge

Info

Publication number: RU184242U1
Application number: RU2018128116U
Authority: RU
Inventors: Вадим Иванович Добисов; Наталья Вячеславовна Растворова; Артем Михайлович Рудаков; Антон Дмитриевич Семин
Original assignee: Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова"
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2018-10-18

Abstract

Полезная модель относится к области радиотехники, а именно к направленным ответвителям. Волноводный щелевой мост содержит два прямоугольных волновода с общей узкой стенкой и щелью, высота которой равна высоте прямоугольного волновода, образованный ими, участок сдвоенного прямоугольного волновода, с размером широких стенок, а также выступ, выполненный вдоль средней линии одной из широких стенок сдвоенного прямоугольного волновода, где λ, длина волны в свободном пространстве,- размер широкой стенки участка сдвоенного волновода. В волноводном щелевом мосте поверхность выступа, обращенная к противоположной широкой стенке участка сдвоенного прямоугольного волновода, выполнена скругленной формы, а сопряжение боковых поверхностей выступа с поверхностью широкой стенки прямоугольного волновода, на которой он установлен, выполнены в виде плавного перехода. Выступы могут быть выполнены вдоль средних линий обеих широких стенок участка сдвоенного прямоугольного волновода. Технический результат: увеличение электрической прочности СВЧ моста при передаче высокого уровня мощности. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.The utility model relates to the field of radio engineering, namely to directional couplers. The waveguide slit bridge contains two rectangular waveguides with a common narrow wall and a slit whose height is equal to the height of the rectangular waveguide formed by them, a section of a double rectangular waveguide with the size of wide walls, and a protrusion made along the midline of one of the wide walls of a double rectangular waveguide, where λ, the wavelength in free space, is the size of the wide wall of the section of the dual waveguide. In the waveguide slot bridge, the surface of the protrusion facing the opposite wide wall of the portion of the double rectangular waveguide is rounded, and the coupling of the side surfaces of the protrusion with the surface of the wide wall of the rectangular waveguide on which it is mounted is made in the form of a smooth transition. The protrusions can be made along the middle lines of both wide walls of the plot of the double rectangular waveguide. Effect: increase the electric strength of the microwave bridge when transmitting a high power level. 1 s.p. f-ly, 6 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области радиотехники, а именно к технике СВЧ, и может быть использована в волноводных трактах устройствах для деления или сложения сигналов, например, в волноводных фазовых циркуляторах.The proposed utility model relates to the field of radio engineering, in particular to microwave technology, and can be used in waveguide paths to divide or add signals, for example, in waveguide phase circulators.

Известен волноводный щелевой мост (RU 94061 U1, опубл. 10.05.2010 г. МПК Н01Р 5/18) содержащий два прямоугольных волновода, имеющих общую узкую стенку со щелью, высота которой равна высоте прямоугольного волновода, сдвоенный участок прямоугольных волноводов. На одной из широких стенок сдвоенного участка прямоугольного волновода на пересечении осей симметрии расположен емкостный согласующий элемент. Емкостный согласующий элемент выполнен в виде сферического сегмента на одной или обеих широких стенках сдвоенного волновода.Known waveguide slotted bridge (RU 94061 U1, publ. 05/10/2010 IPC Н01Р 5/18) containing two rectangular waveguides having a common narrow wall with a slit whose height is equal to the height of a rectangular waveguide, a double section of rectangular waveguides. On one of the wide walls of a double section of a rectangular waveguide at the intersection of the axes of symmetry is a capacitive matching element. Capacitive matching element is made in the form of a spherical segment on one or both wide walls of a double waveguide.

Недостатками известного волноводного щелевого моста является низкая электропрочность при передаче высокого уровня средней мощности.The disadvantages of the known waveguide slot bridge is the low electrical strength when transmitting a high level of average power.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является волноводный щелевой мост (RU №176239 U1, МПК Н01Р 5/18 опубл. 12.01.2018 г.) Он содержит два прямоугольных волновода с общей узкой стенкой и щелью, высота которой равна высоте прямоугольного волновода, и образованный ими участок сдвоенного волновода с размером широких стенок

. Вдоль средней линии участка сдвоенного волновода выполнен выступ прямоугольной формы.The closest in technical essence to the proposed one is the waveguide slit bridge (RU No. 176239 U1, IPC Н01Р 5/18 publ. 01/12/2018) It contains two rectangular waveguides with a common narrow wall and a slit whose height is equal to the height of a rectangular waveguide, and the double waveguide section formed by them with the size of wide walls

. A protrusion of a rectangular shape is made along the midline of the portion of the dual waveguide.

В этом щелевом мосте на углах прямоугольного выступа максимально концентрируется электромагнитное поле, что снижает электропрочность данного щелевого моста при передаче высокого уровня мощности.In this slot bridge, at the corners of a rectangular protrusion, the electromagnetic field is maximally concentrated, which reduces the electric strength of this slot bridge when transmitting a high power level.

Задачей заявляемой полезной модели является увеличение электропрочности волноводного щелевого моста при передаче высокого уровня мощности.The objective of the claimed utility model is to increase the electrical strength of the waveguide slot bridge when transmitting a high power level.

Техническим результатом предлагаемого волноводного щелевого моста является достижение возможности увеличения электропрочности при передаче высокого уровня мощности.The technical result of the proposed waveguide slot bridge is to achieve the possibility of increasing the electrical strength when transmitting a high power level.

Сущность предполагаемого изобретения состоит в том, что он содержит два прямоугольных волновода с общей узкой стенкой и щелью, высота которой равна высоте прямоугольного волновода, образованный ими, участок сдвоенного прямоугольного волновода, с размером широких стенок

, а также выступ, выполненный вдоль средней линии одной из широких стенок сдвоенного прямоугольного волновода,The essence of the alleged invention is that it contains two rectangular waveguides with a common narrow wall and a slit, the height of which is equal to the height of the rectangular waveguide formed by them, a section of a double rectangular waveguide, with the size of the wide walls

as well as a protrusion made along the midline of one of the wide walls of a double rectangular waveguide,

где λ₀, длина волны в свободном пространстве,where λ ₀ , the wavelength in free space,

размер широкой стенки участка сдвоенного волновода.

the size of the wide wall of the dual waveguide section.

Новым в заявляемом волноводном щелевом мосте является выполнение верхней поверхности выступа, обращенной к одной из широких стенок участка сдвоенного прямоугольного волновода скругленной формы, а сопряжение боковых поверхностей выступа с поверхностью другой широкой стенки прямоугольного волновода выполнены в виде плавного перехода. Кроме того, выступы могут быть выполнены вдоль средних линий обеих широких стенок участка сдвоенного прямоугольного волновода.New in the inventive waveguide slot bridge is the implementation of the upper surface of the protrusion facing one of the wide walls of the double rectangular waveguide with a rounded shape, and the coupling of the side surfaces of the protrusion with the surface of the other wide wall of the rectangular waveguide is made in the form of a smooth transition. In addition, the protrusions can be made along the middle lines of both wide walls of the plot of the double rectangular waveguide.

На фиг. 1 представлен пример выполнения волноводного щелевого моста,In FIG. 1 shows an example of a waveguide slot bridge,

На фиг. 2 представлен пример выполнения волноводного щелевого моста с выступом на одной широкой стенке участка сдвоенного прямоугольного волноводаIn FIG. 2 shows an example of a waveguide slot bridge with a protrusion on one wide wall of a portion of a double rectangular waveguide

На фиг. 3 представлен пример выполнения волноводного щелевого моста с выступами на обеих широких стенках участка сдвоенного прямоугольного волновода.In FIG. Figure 3 shows an example of a waveguide slot bridge with protrusions on both wide walls of a portion of a double rectangular waveguide.

На фиг. 4 - распределение электрического поля волны H₁₀ и H₂₀ на участке сдвоенного прямоугольного волновода.In FIG. 4 - distribution of the electric field of the waves H ₁₀ and H ₂₀ in the area of a double rectangular waveguide.

На фиг. 5 структура электромагнитного поля в заявляемом волноводном щелевом мостеIn FIG. 5 structure of the electromagnetic field in the inventive waveguide slot bridge

На фиг. 6 - структура электромагнитного поля прототипа.In FIG. 6 - structure of the electromagnetic field of the prototype.

Волноводный щелевой мост содержит: два отрезка прямоугольных волноводов 1, их общую узкую стенку 2, щель 3, участок сдвоенного волновода 4, выступ 5.The waveguide slit bridge contains: two segments of rectangular waveguides 1, their common narrow wall 2, slot 3, section of the dual waveguide 4, protrusion 5.

Для рассмотрения работы заявляемого волноводного щелевого моста условно обозначим в нем четыре канала: первый канал I - вход одного прямоугольного волновода, второй канал II - вход другого прямоугольного волновода (смежный с первым (I) каналом), третий канал III - выход первого (I) прямоугольного волновода, четвертый канал IV - выход второго (II) прямоугольного волновода (смежный с третьим (III) каналом). Поле электромагнитной волны, пришедшее, например, из канала I, возбуждает на участке сдвоенного волновода 4 волны двух типов: H₂₀ и H₁₀. На входе участка сдвоенного волновода 4, в плоскости его сопряжения с первым (I) и вторым (II) каналами, на участке первого (I) канала, волны H₁₀ и H₂₀ синфазны, а на участке второго (II) канала - противофазны. Скорость распространения волны H₁₀ вдоль участка сдвоенного волновода 4, длина волны и величина фазового набега определяется размерами его широких стенок и размерами выступа 5, выполненного вдоль средней линии или обеих широких стенках и находящегося в максимуме поля волны H₁₀. При размерах выступа 5 много меньших поперечных размеров участка сдвоенного волновода скорость распространения волны H₂₀ (вдоль участка сдвоенного волновода 4) ее длина и величина фазового набега определяются только размером его широких стенок и практически не зависят от наличия выступа 5, находящегося в минимуме поля волны H₂₀. Соотношение амплитуд волн H₁₀ и H₂₀ на входе участка сдвоенного волновода 4 определяется граничными условиями на его узких стенках и распределением их полей и составляет E_H10/E_H20=0,75. Выбором длины щели 3 в узкой стенке 2 и размеров выступа 5, выполненного вдоль средней линии одной из широких стенок участка сдвоенного волновода 4, обеспечивается: равенство амплитуд и разность фаз плюс 90° между волнами H₁₀ и H₂₀ на выходе - входе третьего канала III и равенство амплитуд и разность фаз минус 90° - на входе канала IV. В результате сложения полей этих волн в третьем (III) и четвертом (IV) каналах возбуждаются волны H₁₀ с равными амплитудами и сдвинутые между собой по фазе на 90°.To consider the operation of the inventive waveguide slot bridge, we conventionally designate four channels in it: the first channel I is the input of one rectangular waveguide, the second channel II is the input of another rectangular waveguide (adjacent to the first (I) channel), the third channel III is the output of the first (I) a rectangular waveguide, the fourth channel IV is the output of the second (II) rectangular waveguide (adjacent to the third (III) channel). The electromagnetic wave field, which came, for example, from channel I, excites 4 waves of two types in the section of the dual waveguide: H_twenty and H₁₀. At the entrance to the section of the dual waveguide 4, in the plane of its interface with the first (I) and second (II) channels, at the site of the first (I) channel, waves H₁₀ and H_twenty in phase, and in the area of the second (II) channel, they are out of phase. Wave propagation speed H₁₀ along the dual waveguide section 4, the wavelength and magnitude of the phase incursion are determined by the dimensions of its wide walls and the dimensions of the protrusion 5, made along the midline or both wide walls and located at the maximum of the wave field H₁₀. When the size of the protrusion 5 is much smaller than the transverse dimensions of the section of the dual waveguide, the wave propagation velocity_twenty (along the section of the doubled waveguide 4), its length and the phase incursion are determined only by the size of its wide walls and practically do not depend on the presence of the protrusion 5, which is at the minimum of the wave field H_twenty. The ratio of the amplitudes of the waves H₁₀ and H_twenty at the input of the section of the dual waveguide 4 is determined by the boundary conditions on its narrow walls and the distribution of their fields and is E_H10/ E_H20= 0.75. The choice of the length of the slit 3 in the narrow wall 2 and the size of the protrusion 5, made along the midline of one of the wide walls of the section of the dual waveguide 4, provides: equality of amplitudes and phase difference plus 90 ° between waves H₁₀ and H_twenty at the output - input of the third channel III and the equality of amplitudes and the phase difference minus 90 ° - at the input of channel IV. As a result of the addition of the fields of these waves in the third (III) and fourth (IV) channels, waves H are excited₁₀ with equal amplitudes and phase shifted by 90 °.

Выступ, выполненный вдоль средней линии одной из стенок участка сдвоенного волновода, с постоянными размерами, одинаково воздействует по всей его длине на поле волны H₁₀ на всей длине участка сдвоенного волновода, что минимизирует необходимую для выравнивания амплитуд местную концентрацию поля и местное увеличение токов на нем (как на неоднородности) и на стенках волновода. Верхняя скругленная поверхность выступа, обращенная к одной из широких стенок участка сдвоенного прямоугольного волновода, а также сопряжение боковых поверхностей выступа с поверхностью другой широкой стенки прямоугольного волновода выполненных в виде плавного перехода уменьшают концентрацию и искажения электромагнитного поля на выступе, что увеличивает электропрочность щелевого моста при передаче высокого уровня мощности.A protrusion made along the midline of one of the walls of the double waveguide section with constant dimensions equally affects its entire length on the H ₁₀ wave field along the entire length of the double waveguide section, which minimizes the local field concentration and local increase in currents necessary for leveling the amplitudes (as on heterogeneity) and on the walls of the waveguide. The upper rounded surface of the protrusion facing one of the wide walls of the portion of the double rectangular waveguide, as well as the conjugation of the side surfaces of the protrusion with the surface of the other wide wall of the rectangular waveguide made in the form of a smooth transition, reduce the concentration and distortion of the electromagnetic field on the protrusion, which increases the electrical strength of the slot bridge during transmission high power level.

Claims

1. A waveguide slit bridge containing two rectangular waveguides with a common narrow wall and a slit whose height is equal to the height of a rectangular waveguide, the portion of a double rectangular waveguide formed by them, with the size of wide walls

where λ ₀ is the wavelength in free space,

- the size of the wide wall of the double waveguide section, as well as the protrusion made along the midline of one of the wide walls of the double rectangular waveguide, characterized in that the upper surface of the protrusion facing the opposite wide wall of the section of the double rectangular waveguide is rounded, and the side surfaces are mated protrusions with the surface of the wide wall of the rectangular waveguide on which it is mounted are made in the form of a smooth transition.

2. The waveguide slotted bridge according to claim 1, characterized in that the protrusions are made along the midlines of both wide walls of the section of the double rectangular waveguide.