RU2121736C1

RU2121736C1 - Directional coupler of shf power

Info

Publication number: RU2121736C1
Application number: RU95113805/09A
Authority: RU
Inventors: Григорий Исаакович Глуховский; Юрий Иванович Кошуринов; Михаил Анатольевич Кревский
Original assignee: Григорий Исаакович Глуховский; Юрий Иванович Кошуринов; Михаил Анатольевич Кревский
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 1998-11-10

Abstract

FIELD: SHF equipment. SUBSTANCE: invention refers to SHF equipment and is intended for tapping of power of one of two traveling waves propagating in line in opposite directions from high-frequency path. Proposed directional coupler has section 1 of rectangular waveguide where conductive plate 3 is installed in parallel to wide walls to form three arms of waveguide type. First arm is formed by section 1 of waveguide. Two other arms are located on opposite end of section 1 of waveguide and are formed by walls of waveguide and conductive plate 3. Matched load 5 is placed in one of mentioned arms. Conductive plate 3 has slit 6 that forms section of waveguide-slit line together with walls of waveguide that is used as fourth arm of directional coupler. EFFECT: usage of directional coupler in shorter waves range up to submillimeter range, small dimensions and simplified manufacturing process. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к технике СВЧ и предназначено для ответвления из высокочастотного тракта части мощности одной из двух бегущих волн, распространяющихся по линии в противоположных направлениях. The invention relates to microwave technology and is intended for branching from the high-frequency path of a part of the power of one of two traveling waves propagating along the line in opposite directions.

Известные устройства для ответвления части мощности одной из двух бегущих волн, распространяющихся по линии в противоположных направлениях, содержат прямоугольный волновод, соединенный отверстиями связи с волноводной линией того же или иного типа с образованием четырех волноводных плеч, через которые устройство подключается к СВЧ цепям. Known devices for branching part of the power of one of two traveling waves propagating along the line in opposite directions contain a rectangular waveguide connected by communication holes to a waveguide line of the same or another type with the formation of four waveguide arms through which the device is connected to microwave circuits.

Ряд конструкций волноводных направленных ответвителей [И.В. Лебедев. Техника и приборы СВЧ./ Под ред. акад. Н.Д. Девяткова, Т.1, 1970, М.: Высшая школа. 8.8., Рис.8-40 - 8.44] содержат два отрезка волновода (основной и вспомогательный), связанных по узкой либо широкой стенкам через отверстия связи с образованием четырех волноводных плеч, одно из которых, во вспомогательном волноводе, нагружено на согласованную нагрузку, а противоположное плечо вспомогательного волновода предназначено для канализации ответвленной мощности одной из двух бегущих волн другого (основного) волновода. Другой волноводный направленный ответвитель [А.С. СССР N 1672538, кл. H 01 P 5/18, 23.08.91, N31], содержит два прямоугольных волновода, связанных по общей широкой стенке через щели связи, наклоненные в одну сторону и разнесенные вдоль широкой стенки, при этом наклон щелей и расстояние между ними выбираются. A number of designs of waveguide directional couplers [I.V. Lebedev. Microwave Engineering and Instruments / Ed. Acad. N.D. Devyatkova, T.1, 1970, M .: Higher school. 8.8., Figs. 8-40 - 8.44] contain two segments of the waveguide (main and auxiliary) connected along narrow or wide walls through communication holes with the formation of four waveguide arms, one of which, in the auxiliary waveguide, is loaded on a matched load, and the opposite shoulder of the auxiliary waveguide is designed to channelize the branch power of one of the two traveling waves of the other (main) waveguide. Another waveguide directional coupler [A.S. USSR N 1672538, cl. H 01 P 5/18, 08.23.91, N31], contains two rectangular waveguides connected along a common wide wall through communication slots, inclined to one side and spaced along a wide wall, while the slope of the slots and the distance between them are selected.

Общими недостатками данных устройств являются недостаточная величина направленности и узкополосность относительно рабочей полосы частот волновода при малом числе отверстий связи. Улучшение направленности и расширение полосы рабочих частот ответвителей данного типа достигается за счет большого числа отверстий связи, однако одновременно увеличиваются габариты конструкции, усложняется технология при изготовлении, что ограничивает их применение в малогабаритной и дешевой аппаратуре. Common disadvantages of these devices are insufficient directivity and narrowband relative to the working frequency band of the waveguide with a small number of communication holes. Improving the directivity and expanding the operating frequency band of couplers of this type is achieved due to the large number of communication holes, however, the design dimensions are increased, the manufacturing technology is complicated, which limits their use in small and cheap equipment.

Наиболее близкой к заявляемой является конструкция волноводно-коаксиального мостового устройства [А.с. СССР N 167550, кл. H 01 P 5/18, 1965]. Устройство выполнено в виде отрезка прямоугольного волновода, разделенного на две половины металлической пластиной, расположенной внутри волновода параллельно его широкой стенке. Один конец пластины плавно переходит во внутренний проводник коаксиальной линии, связанной с волноводом через отверстие в его узкой стенке. Closest to the claimed is the design of the waveguide-coaxial bridge device [A.S. USSR N 167550, class H 01 P 5/18, 1965]. The device is made in the form of a segment of a rectangular waveguide, divided into two halves by a metal plate located inside the waveguide parallel to its wide wall. One end of the plate smoothly passes into the inner conductor of the coaxial line connected to the waveguide through an opening in its narrow wall.

Недостатком конструкции является наличие отрезка коаксиальной линии, имеющей большие и сильнее возрастающие с частотой, по сравнению с полыми волноводами, потери СВЧ мощности, что затрудняет применение устройства в миллиметровом диапазоне волн. Кроме того, в случае использования данной конструкции мостового устройства в качестве направленного ответвителя мощности, отрезок коаксиальной линии требует, для обеспечения широкополосности устройства, центрального расположения проводящей пластины внутри отрезка прямоугольного волновода с делением его на две половины, обеспечивающего равное деление СВЧ мощности волны прямоугольного волновода по плечам устройства, образованным стенками отрезка волновода и металлической пластиной. Такое расположение проводящей пластины не позволяет варьировать величиной переходного ослабления и уменьшить потери в основной линии ответвителя за счет минимизации потерь мощности в плече, нагруженном на согласованную нагрузку. The design drawback is the presence of a segment of the coaxial line, which has large and stronger increases with frequency, compared with hollow waveguides, microwave power loss, which complicates the use of the device in the millimeter wavelength range. In addition, in the case of using this design of the bridge device as a directional power coupler, a segment of the coaxial line requires, to ensure the broadband of the device, the central location of the conductive plate inside the segment of a rectangular waveguide with its division into two halves, ensuring equal division of the microwave power of the wave of the rectangular waveguide the shoulders of the device formed by the walls of the segment of the waveguide and a metal plate. This arrangement of the conductive plate does not allow us to vary the magnitude of the transition attenuation and reduce losses in the main line of the coupler by minimizing power losses in the shoulder loaded on a matched load.

Задачей изобретения является разработка конструкции направленного ответвителя СВЧ мощности, состоящего из отрезков полых волноводов, обладающей возможностью перераспределения СВЧ мощности по волноводным плечам в необходимой пропорции, имеющей меньшие потери мощности в плече, выполненном на другом типе волновода, и пригодной для использования в качестве эффективного направленного ответвителя мощности в более коротком, вплоть до субмиллиметрового, диапазоне длин волн. The objective of the invention is to develop a design of a directional coupler of microwave power, consisting of segments of hollow waveguides, with the ability to redistribute microwave power over the waveguide arms in the required proportion, having less power loss in the arm, made on another type of waveguide, and suitable for use as an effective directional coupler power in a shorter, up to submillimeter wavelength range.

Один из технических результатов данного изобретения - применимость в более коротковолновом диапазоне длин волн достигается за счет использования отрезка волноводно-щелевой линии, связанной с отрезком прямоугольного волновода через отверстие в его узкой стенке. Расположением же металлической пластины относительно широкой стенки волновода и шириной выполненной в ней щели отрезка волноводно-щелевой линии достигается возможность изменения величины переходного ослабления и потерь мощности в основной линии предлагаемого устройства. В этом случае в одно из плеч, образованных стенками волновода и проводящей пластиной, установлена согласованная нагрузка и предлагаемое устройство представляет собой ответвитель мощности. One of the technical results of this invention is the applicability in the shorter wavelength range of wavelengths is achieved through the use of a segment of the slit waveguide line associated with a segment of a rectangular waveguide through an opening in its narrow wall. The location of the metal plate relative to the wide wall of the waveguide and the width of the slit made in it of a segment of the waveguide-slotted line makes it possible to change the magnitude of the transition attenuation and power loss in the main line of the proposed device. In this case, a coordinated load is installed in one of the arms formed by the walls of the waveguide and the conductive plate, and the proposed device is a power coupler.

Для решения поставленной задачи разработанный направленный ответвитель мощности содержит, как и прототип, отрезок прямоугольного волновода, в котором параллельно широким стенкам установлена проводящая пластина, и отрезок линии другого типа, имеющий выход на узкой стенке отрезка прямоугольного волновода, при этом первое плечо образовано отрезком прямоугольного волновода, два других плеча образованы стенками отрезка прямоугольного волновода и проводящей пластиной, а четвертым плечом является отрезок линии другого типа. To solve the problem, the developed directional power coupler contains, like the prototype, a segment of a rectangular waveguide in which a conductive plate is installed parallel to wide walls, and a segment of a line of another type having an exit on a narrow wall of a segment of a rectangular waveguide, with the first shoulder formed by a segment of a rectangular waveguide , the other two arms are formed by the walls of a segment of a rectangular waveguide and a conductive plate, and the fourth arm is a segment of a line of another type.

Новым в разработанном направленном ответвителе является то, что отрезок линии другого типа представляет собой волноводно-щелевую линию, образованную щелью, выполненной в проводящей пластине, и стенками отрезка прямоугольного волновода, а одно из плеч, образованных стенками отрезка прямоугольного волновода и проводящей пластиной, нагружено на согласованную нагрузку. What is new in the developed directional coupler is that a line segment of another type is a slotted waveguide line formed by a slit made in the conductive plate and the walls of the rectangular waveguide segment, and one of the arms formed by the walls of the rectangular waveguide segment and the conductive plate is loaded on matched load.

В одном частном случае для достижения минимальной неравномерности переходного ослабления в рабочей полосе частот щель в проводящей пластине выполнена по одну сторону продольной плоскости отрезка прямоугольного волновода под углом меньшим, чем arctg 2a/λ к ней (а - ширина отрезка волновода, λ - - средняя длина волны в волноводе). In one particular case, to achieve minimal transient attenuation in the operating frequency band, the slot in the conductive plate is made on one side of the longitudinal plane of a segment of a rectangular waveguide at an angle less than arctan 2a / λ to it (a is the width of the waveguide segment, λ is the average length waves in the waveguide).

В другом частном случае проводящая пластина в отрезке прямоугольного волновода выполнена на диэлектрической подложке. In another particular case, the conductive plate in a segment of a rectangular waveguide is made on a dielectric substrate.

Выполнение в конструкции существенных признаков изобретения, указанных выше, обеспечивает ее применимость для использования в качестве эффективного направленного ответвителя мощности в более коротком, вплоть до субмиллиметрового, диапазоне длин волн. The implementation of the design of the essential features of the invention indicated above ensures its applicability for use as an effective directional power coupler in a shorter, up to submillimeter, wavelength range.

На фиг. 1 показана конструкция ответвителя с разрезом верхней части по продольной плоскости волновода; на фиг. 2 - вид со стороны плеча, образованного отрезком волновода; на фиг. 3 - а), в) - разрез по плоскости узкой стенки волновода; на фиг. 4 а), в) показаны различные конфигурации щели, выполненной в проводящей пластине. In FIG. 1 shows the design of a coupler with a cut of the upper part along the longitudinal plane of the waveguide; in FIG. 2 is a view from the side of a shoulder formed by a segment of a waveguide; in FIG. 3 - a), c) - section along the plane of the narrow wall of the waveguide; in FIG. 4 a), c) show various configurations of a slit made in a conductive plate.

Ответвитель содержит отрезок 1 прямоугольного волновода (см. фиг.1, 2, 3), образованное им первое плечо 2 (см. фиг. 1, 3), проводящую пластину 3 (см. фиг. 1, 2, 3, 4), расположенную в отрезке 1 прямоугольного волновода (см. фиг. 1, 2, 3) параллельно его широким стенкам. Два других волноводных плеча, расположенных на противоположном конце отрезка прямоугольного волновода 1 (см. фиг. 1, 2, 3), образованы его стенками и проводящей пластиной 3 (см. фиг. 1, 2, 3, 4). Одно из этих плеч 4 (см. фиг. 1, 2, 3) образует с первым плечом 2 (см. фиг. 1, 3) основную линию ответвителя. Другое плечо нагружено на согласованную нагрузку 5 (см. фиг. 1, 2, 3, 4б). Плечо на другом типе линии представляет собой щель 6 (см. фиг. 1, 2, 3, 4), выполненную в проводящей пластине 3 (фиг. 1, 2, 3, 4) и образующую со стенками отрезка 1 прямоугольного волновода (см. фиг. 1, 2, 3) отрезок волноводно-щелевой линии, имеющей выход 7 (см. фиг. 1, 3, 4) на узкой стенке отрезка 1 волновода. The coupler contains a segment 1 of a rectangular waveguide (see Fig. 1, 2, 3), the first arm 2 formed by it (see Fig. 1, 3), a conductive plate 3 (see Fig. 1, 2, 3, 4), located in segment 1 of a rectangular waveguide (see Fig. 1, 2, 3) parallel to its wide walls. Two other waveguide arms located at the opposite end of a segment of a rectangular waveguide 1 (see Figs. 1, 2, 3) are formed by its walls and a conductive plate 3 (see Figs. 1, 2, 3, 4). One of these arms 4 (see Figs. 1, 2, 3) forms the main line of the coupler with the first arm 2 (see Figs. 1, 3). The other shoulder is loaded on the agreed load 5 (see Fig. 1, 2, 3, 4b). The shoulder on another type of line is a slit 6 (see Fig. 1, 2, 3, 4) made in a conductive plate 3 (Fig. 1, 2, 3, 4) and forming a rectangular waveguide with the walls of segment 1 (see Fig. 1, 2, 3) a segment of a waveguide-slot line having an output 7 (see Fig. 1, 3, 4) on a narrow wall of a segment 1 of a waveguide.

В частном случае выполнения ответвителя для достижения минимальной неравномерности переходного ослабления в рабочей полосе частот щель 6 в диафрагме 3 может быть выполнена под углом α к продольной (центральной) плоскости отрезка 1 волновода, таким, что α < arctg 2a/Ω. При этом согласованная нагрузка 8 (см. фиг. 1, 2, 3, 4б) волноводно-щелевой линии расположена на конце щели 6, противоположном выходу 7 (см. фиг. 1, 3, 4в), и служит для уменьшения неравномерности переходного ослабления, возникающей при возможном рассогласовании импеданса волноводно-щелевой линии с импедансом нагрузки, например, детекторным диодом, установленным на выходе 7 волноводно-щелевой линии. In the particular case of the coupler, in order to achieve minimal transient attenuation in the operating frequency band, the slot 6 in the diaphragm 3 can be made at an angle α to the longitudinal (central) plane of waveguide segment 1, such that α <arctan 2a / Ω. In this case, the coordinated load 8 (see Fig. 1, 2, 3, 4b) of the waveguide-slit line is located at the end of the slit 6, opposite the output 7 (see Fig. 1, 3, 4c), and serves to reduce the unevenness of the transition attenuation arising from the possible mismatch of the impedance of the waveguide-slot line with the load impedance, for example, a detector diode installed at the output 7 of the waveguide-slot line.

Проводящая пластина 3 может быть выполнена на тонкой диэлектрической подложке 9 (см. фиг. 2) для придания пластине 3 большей механической прочности. К выходу 7 волноводно-щелевой линии может быть подсоединен волновод 10 (см. фиг. 4). The conductive plate 3 can be made on a thin dielectric substrate 9 (see Fig. 2) to give the plate 3 greater mechanical strength. To the output 7 of the waveguide-slot line can be connected to the waveguide 10 (see Fig. 4).

В примере конкретной реализации отрезок 1 прямоугольного волновода в диапазоне рабочих частот 50-80 ГГц имеет размеры: а=3,6 мм, b=1,8 мм, а длина ответвителя 28 мм. Толщина введенной в отрезок 1 проводящей пластины 3, выполненной из медной фольги, составляет 50 мкм. Щель 6 выполнена в пластине 3 под углом 10^o к продольной плоскости отрезка 1 волновода. Длина щели 6 равна 11 мм, а ее ширина < 0,1 мм. Направленность ответвителя превышала величину 30-35 dB в полосе рабочих частот отрезка 1 волновода и 45-50 dB при измерениях в отдельных частотных диапазонах (шириной 6 ГГц) полосы, в которых коэффициент стоячей волны нагрузки 5 не превосходил величины 1,1. Коэффициент переходного ослабления, составляющий порядка 10 dB, имел малую неравномерность порядка 1dB в полосе частот 50-80 ГГц.In an example of a specific implementation, segment 1 of a rectangular waveguide in the operating frequency range of 50-80 GHz has dimensions: a = 3.6 mm, b = 1.8 mm, and the length of the coupler is 28 mm. The thickness of the conductive plate 3 made of copper foil introduced into section 1 is 50 μm. The slot 6 is made in the plate 3 at an angle of 10 ^o to the longitudinal plane of the segment 1 of the waveguide. The length of the slit 6 is 11 mm, and its width <0.1 mm. The directionality of the coupler exceeded 30-35 dB in the operating frequency band of segment 1 of the waveguide and 45-50 dB when measured in separate frequency ranges (6 GHz wide) of the band in which the standing load wave coefficient 5 did not exceed 1.1. The transient attenuation coefficient, of the order of 10 dB, had a small non-uniformity of the order of 1dB in the frequency band of 50-80 GHz.

Разработанный направленный ответвитель работает следующим образом. The designed directional coupler works as follows.

Электромагнитная волна СВЧ диапазона моды H₁₀ поля прямоугольного волновода поступает на первое плечо 2, образованное отрезком 1 прямоугольного волновода. Ее мощность P+ делится проводящей пластиной 3, расположенной в отрезке 1 волновода параллельно его широким стенкам, по двум другим плечам, расположенным на противоположном конце отрезка 1 и образованным стенками волновода 1 и проводящей пластиной 3 в соотношении:

где
b - высота отрезка 1 волновода;
b'' - высота волноводного плеча, нагруженного на нагрузку 5;
b' - высота волноводного плеча 4.An electromagnetic wave of the microwave range of mode H _{10 of the} field of a rectangular waveguide is supplied to the first arm 2, formed by a segment 1 of a rectangular waveguide. Its power P + is divided by a conductive plate 3 located in waveguide segment 1 parallel to its wide walls, along two other arms located at the opposite end of segment 1 and formed by waveguide 1 walls and conductive plate 3 in the ratio:

Where
b is the height of the segment 1 of the waveguide;
b '' is the height of the waveguide shoulder loaded on load 5;
b 'is the height of the waveguide shoulder 4.

Поскольку толщина пластины 3 много меньше высоты b отрезка 1 волновода, поэтому отражением волны от края пластины пренебрегаем. Токи с плотностями j' и j'' (см. фиг. 2), возбуждаемые двумя волнами с мощностями

, противонаправлены друг другу в любой точке пластины 3 и равны по величине. Действительно, подставив в выражения [И.В. Лебедев. Техника и приборы СВЧ. Под. ред. акад. Н. Д. Девяткова, Т. 1, 1970, М.: Высшая школа, стр. 101, выр. (5.6), (5.7)] для компонент плотностей j_x, j_z токов волновода в его широких стенках приведенные выше пропорции для мощностей

, получим:

,

,
где
K_x, K_z - коэффициенты, не зависящие от высоты волновода. Таким образом, в любой точке щели 6 и в любой момент времени токи смещения тождественно равны по величине j' ≡ j'', а в силу их противонаправленности, волна мощностью p₊ не может трансформироваться в моду поля отрезка волноводно-щелевой линии. Ответвляемая мощность на выходе 7 будет нулевой p_+отв=0. Это означает, что собственная направленность предлагаемого ответвителя может быть бесконечно большой.Since the thickness of the plate 3 is much less than the height b of the segment 1 of the waveguide, therefore, the reflection of the wave from the edge of the plate is neglected. Currents with densities j 'and j''(see Fig. 2), excited by two waves with powers

are opposite to each other at any point of the plate 3 and are equal in magnitude. Indeed, substituting into the expressions [I.V. Lebedev. Microwave equipment and devices. Under. ed. Acad. N.D. (5.6), (5.7)] for the components of the densities j _x , j _z of the waveguide currents in its wide walls, the above proportions for the powers

we get:

,

,
Where
K _x , K _z - coefficients independent of the height of the waveguide. Thus, at any point of slit 6 and at any moment of time, the bias currents are identically equal in magnitude j '≡ j'', and due to their opposite direction, a wave of power p ₊ cannot be transformed into the field mode of a segment of a waveguide-slot line. The branch power at output 7 will be zero p _{+ open} = 0. This means that the intrinsic orientation of the proposed coupler can be infinitely large.

Необходимо отметить, что мощность

полностью поглощается нагрузкой 5 и вносит основной вклад в прямые потери ответвителя. Их минимизация производится выбором высот плеч b'' < b'

b.It should be noted that power

completely absorbed by load 5 and makes the main contribution to the direct losses of the coupler. Their minimization is done by choosing the shoulder heights b ''<b'

b.

Отраженная волна мощностью p_-, поступающая в плечо 4, возбуждает в проводящей пластине 3 токи, соответствующие токам моды H₁₀ в широкой стенке прямоугольного волновода. При пересечении последними щели 6, в ней возбуждается волна волноводно-щелевого типа, E плоскость которой ортогональна E плоскости моды H₁₀. Ответвляемая мощность p'_-отв отраженной волны p_- поступает на выход 7 волноводно-щелевой линии, являющейся плечом ответвителя. Компонента мощности p''_-отв, возникающая на неоднородности волновода, созданной проводящей пластиной на ее кромке, также способна трансформироваться в моду поля волноводно-щелевой линии и влиять на величину неравномерности переходного ослабления. Однако ее вклад в ответвляемую мощность p_-отв невелик, так как при выполнении условия минимизации прямых потерь (b'' < b'

b) импедансы волноводных плеч соотносятся как Z'' < Z'

Z, в силу чего p''_-отв < p'_- <p_-.A reflected wave of power p _- entering the arm 4 excites currents in the conductive plate 3 corresponding to mode currents H ₁₀ in the wide wall of a rectangular waveguide. When the latter crosses slit 6, a wave of a waveguide-slot type is excited in it, the E plane of which is orthogonal to the E plane of the H ₁₀ mode. Branch power p _'-otv reflected wave p _- 7 is output slotline waveguide, which coupler arm. The power component of the p '' _response arising from the inhomogeneity of the waveguide created by the conductive plate at its edge is also capable of transforming into the field mode of the waveguide-slot line and affect the magnitude of the transient attenuation non-uniformity. However, its contribution to the branch power of the p- _response is small, since when the condition for minimizing direct losses (b ''<b'

b) the impedances of the waveguide arms are related as Z ''<Z'

Z, due to which the p '' _-response <p ' _- <p _- .

При исполнении щели 6 по одну сторону продольной плоскости волновода 1, параллельно либо под малым углом к ней (см. фиг. 1), возбуждение волноводно-щелевой моды происходит в основном j_x компонентой тока в проводящей пластине, играющей роль широкой стенки волновода. j_z составляющая возбуждает волну в щели 6, выполненной в поперечной плоскости волновода 1 (см. фиг. 4).When slit 6 is executed on one side of the longitudinal plane of waveguide 1, parallel or at a small angle to it (see Fig. 1), the waveguide-slot mode is excited mainly by the j _x current component in the conducting plate, which plays the role of a wide waveguide wall. j _z component excites the wave in the slit 6, made in the transverse plane of the waveguide 1 (see Fig. 4).

Эксперименты показали, что при углах между щелью 6 и продольной плоскостью отрезка 1 волновода меньших, чем arctg2a/Ω выбором ширины щели 6 и расположения (b', b'') пластины 3 в отрезке 1 волновода возможно уравнять фазовые скорости волны H₁₀ прямоугольного волновода и моды волноводно-щелевого типа в полосе частот отрезка 1 волновода. Это дает возможность считать заявляемый ответвитель по способу связи линий близким к классу направленных ответвителей на связанных симметричных линиях в полосковом либо коаксиальном исполнении, обладающих идеальной направленностью и согласованием в неограниченной полосе частот (А. Л. Фельдштейн, Л.Р. Явич, В.П. Смирнов. Справочник по элементам волноводной техники. Государственное энергетическое издательство. Москва, Ленинград, 1963, стр. 343). Большое влияние на величину направленности заявляемой конструкции ответвителя оказывает возможная неплоскостность пластины 3 ввиду ее малой толщины. Это приводит к деформации щели 6, вследствие чего возможна трансформация волны мощностью P₊, поступающей через плечо 2, в волну моды волноводно-щелевой линии из-за невыполнимости тождества для токов в пластине 3 (j'≠j''). Поэтому весьма полезно для достижения идеальных параметров ответвителя изготовлять проводящую пластину 3 методами фотолитографии на тонкой, механически прочной диэлектрической подложке 9 с малым значением диэлектрической проницаемости.The experiments showed that for angles between the slit 6 and the longitudinal plane of the waveguide segment 1 smaller than arctg2a / Ω by choosing the slot width 6 and the location (b ', b'') of the plate 3 in the waveguide segment 1, it is possible to equalize the phase velocities of the H ₁₀ wave square waveguide and modes of the waveguide-slot type in the frequency band of segment 1 of the waveguide. This makes it possible to consider the inventive coupler according to the method of connecting lines close to the class of directional couplers on coupled symmetrical lines in strip or coaxial design, having ideal directivity and matching in an unlimited frequency band (A.L. Feldstein, L.R. Yavich, V.P. Smirnov. Guide to the elements of waveguide technology. State Energy Publishing House. Moscow, Leningrad, 1963, p. 343). A great influence on the directivity of the claimed coupler design is exerted by the possible non-flatness of the plate 3 due to its small thickness. This leads to a deformation of slit 6, as a result of which a wave of power P ₊ entering through arm 2 can be transformed into a wave of a waveguide-slit line mode due to the impossibility of identity for currents in plate 3 (j '≠ j''). Therefore, it is very useful to achieve the ideal coupler parameters to produce a conductive plate 3 by photolithography methods on a thin, mechanically strong dielectric substrate 9 with a low dielectric constant.

Таким образом за счет того, что отрезок линии другого типа представляет собой волноводно-щелевую линию, образованную щелью 6, выполненной в проводящей пластине 3 и стенками отрезка 1 прямоугольного волновода, достигается уменьшение потерь мощности в более коротковолновом, вплоть до субмиллиметрового, диапазоне длин волн. Расположением проводящей пластины 3 относительно широкой стенки отрезка 1 прямоугольного волновода, а также изменением геометрии щели 6, достигается возможность изменять переходное ослабление и минимизировать потери в основной линии предлагаемого ответвителя мощности. Согласованная нагрузка 5, установленная в одном из плеч, образованных стенками отрезка 1 прямоугольного волновода и проводящей пластиной 3, поглощает отраженную мощность волны в этом плече, чем и достигается эффект направленности ответвителя. Thus, due to the fact that the line segment of another type is a waveguide-slot line formed by a slit 6 made in the conductive plate 3 and the walls of the segment 1 of the rectangular waveguide, a reduction in power losses in the shorter wavelength range, up to the submillimeter wavelength range, is achieved. By arranging the conductive plate 3 with respect to the wide wall of the segment 1 of the rectangular waveguide, as well as by changing the geometry of the slit 6, it is possible to change the transient attenuation and minimize losses in the main line of the proposed power coupler. The coordinated load 5 installed in one of the arms formed by the walls of the segment 1 of the rectangular waveguide and the conductive plate 3 absorbs the reflected power of the wave in this arm, which achieves the directivity of the coupler.

Claims

1. A directional microwave power coupler comprising a segment of a rectangular waveguide in which a conductive plate is mounted parallel to wide walls and a line segment of another type having an exit on a narrow wall of a segment of a rectangular waveguide, wherein the first arm is formed by a segment of a rectangular waveguide, the other two arms are formed by walls a rectangular waveguide and a conductive plate, and the fourth shoulder is a line segment of another type, characterized in that the line segment of another type is a waveguide a slit line formed by a slit made in a conductive plate and the walls of a segment of a rectangular waveguide, and one of the shoulders formed by the walls of a segment of a rectangular waveguide and a conductive plate is loaded on a matched load.

2. The directional coupler according to claim 1, characterized in that the slot in the metal plate is made on one side of the longitudinal plane of a segment of a rectangular waveguide at an angle to it less than arctan 2a / λ, where λ is the average wavelength in the waveguide, a is the width of the segment the waveguide, and the end of the slit, opposite the output of the waveguide-slot line on the narrow wall of the waveguide, is loaded on a matched load.

3. The directional coupler according to claim 1, characterized in that the metal plate located in the segment of the rectangular waveguide is made on a dielectric substrate.