RU2182390C2 - Device for excitation of waves with preset ellipticity of polarization ( variants ) - Google Patents
Device for excitation of waves with preset ellipticity of polarization ( variants ) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2182390C2 RU2182390C2 RU2000107748/09A RU2000107748A RU2182390C2 RU 2182390 C2 RU2182390 C2 RU 2182390C2 RU 2000107748/09 A RU2000107748/09 A RU 2000107748/09A RU 2000107748 A RU2000107748 A RU 2000107748A RU 2182390 C2 RU2182390 C2 RU 2182390C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- partial
- emitters
- waves
- short
- emitter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике СВЧ нагрева, в частности к устройствам для нагрева диэлектриков с помощью высокочастотного электромагнитного поля, и может быть использовано, например, в бытовых микроволновых печах и в плазменных источниках оптического излучения для возбуждения эллиптически и циркулярно поляризованных волн при решении задачи обеспечения равномерного пространственного распределения СВЧ излучения в области расположения нагреваемого диэлектрика. The invention relates to techniques for microwave heating, in particular to devices for heating dielectrics using a high-frequency electromagnetic field, and can be used, for example, in domestic microwave ovens and in plasma sources of optical radiation to excite elliptically and circularly polarized waves in solving the problem of ensuring uniform spatial distribution of microwave radiation in the area of the location of the heated dielectric.
Широко известно, что проблеме обеспечения равномерного нагрева диэлектрика, находящегося в СВЧ камере, будь то пищевой продукт или колба безэлектродной лампы, традиционно уделяется большое внимание. Известно также, что одним из путей решения этой проблемы является формирование в СВЧ камере вращающегося поля путем возбуждения в ней волн, поляризованных с заданной эллиптичностью, т.е. эллиптически или циркулярно поляризованных волн. It is widely known that the problem of ensuring uniform heating of the dielectric in the microwave chamber, whether it is a food product or a bulb of an electrodeless lamp, has traditionally received much attention. It is also known that one of the solutions to this problem is the formation of a rotating field in the microwave chamber by excitation of waves polarized with a given ellipticity in it, i.e. elliptically or circularly polarized waves.
Так, по патенту США 4580023, 1986 г. возбуждение циркулярно поляризованных волн в микроволновой печи предлагается осуществлять с помощью полосковой спиральной антенны, размещенной в верхней части СВЧ камеры. Спиральная антенна включает цилиндрическую часть, расположенную под углом к верхней стенке СВЧ камеры, что уменьшает полезный объем СВЧ камеры. So, according to US patent 4580023, 1986, it is proposed to excite circularly polarized waves in a microwave oven using a strip helical antenna located in the upper part of the microwave chamber. The spiral antenna includes a cylindrical part located at an angle to the upper wall of the microwave camera, which reduces the useful volume of the microwave camera.
По патенту США 4596915, 1986 г. для увеличения полезного объема СВЧ камеры антенна циркулярно поляризованного излучения выполнена в виде прямоугольной проводящей пластины, размещенной на расстоянии несколько более 1/8 длины волны от верхней стенки СВЧ камеры. Размеры пластины выбраны так, что пластина в одном направлении имеет резонанс на частоте ниже частоты источника СВЧ энергии, а в ортогональном направлении имеет резонанс на частоте выше частоты источника СВЧ энергии. Ортогональные магнитные токи, параллельные взаимно ортогональным сторонам пластины, формируют ортогонально ориентированные компоненты, равные по величине и сдвинутые по фазе на π/2. Однако конструкция, обеспечивающая крепление этой антенны, весьма сложна, что ставит под сомнение возможность практической реализации такой антенны. Кроме того, очевидно, что даже небольшие отклонения в размерах сторон пластины от оптимальных приведут к снижению доли циркулярно поляризованных волн в излучении, т. е. к снижению эффективности возбуждения циркулярно поляризованных волн. Таким образом, это устройство недостаточно технологично, поскольку требования к точности изготовления ее элементов весьма высоки, а конструкция не допускает возможности подстройки для повышения эффективности возбуждения циркулярно поляризованных волн. According to US patent 4596915, 1986, to increase the useful volume of the microwave camera, the circularly polarized radiation antenna is made in the form of a rectangular conductive plate located at a distance of more than 1/8 of the wavelength from the upper wall of the microwave camera. The dimensions of the plate are chosen so that the plate in one direction has resonance at a frequency below the frequency of the microwave energy source, and in the orthogonal direction has resonance at a frequency above the frequency of the microwave energy source. Orthogonal magnetic currents parallel to the mutually orthogonal sides of the plate form orthogonally oriented components of equal magnitude and phase shifted by π / 2. However, the design for mounting this antenna is very complex, which casts doubt on the feasibility of practical implementation of such an antenna. In addition, it is obvious that even small deviations in the sizes of the plate sides from the optimal ones will lead to a decrease in the fraction of circularly polarized waves in the radiation, i.e., to a decrease in the excitation efficiency of circularly polarized waves. Thus, this device is not technologically advanced enough, since the requirements for the accuracy of manufacturing of its elements are very high, and the design does not allow adjustment to increase the efficiency of excitation of circularly polarized waves.
Часто возбуждение эллиптически и циркулярно поляризованных волн осуществляют с помощью устройств, включающих крестообразный излучатель, содержащий два взаимно ортогональных парциальных щелевых излучателя (например, патент США 4301347, 1981 г., патент США 4324968, 1982 г., патент США 4336434, 1982 г. , патент США 5227698, 1993 г.). Достоинством такого типа устройств является то, что они не уменьшают рабочий объем СВЧ камеры. Often the excitation of elliptically and circularly polarized waves is carried out using devices including a cross-shaped emitter containing two mutually orthogonal partial slot emitters (for example, US patent 4301347, 1981, US patent 4324968, 1982, US patent 4336434, 1982, U.S. Patent 5,227,698, 1993). The advantage of this type of device is that they do not reduce the working volume of the microwave camera.
Например, по патенту США 4301347, 1981 г. известно устройство для возбуждения с заданной эллиптичностью поляризации в СВЧ камере микроволновой печи, содержащее два идентичных прямоугольных волновода, имеющих общую узкую стенку. Волноводы связаны между собой с помощью прямоугольного окна связи, размещенного в общей узкой стенке. Это устройство представляет собой 3 dB гибридный мост, в одно из плеч которого включен источник СВЧ излучения (этим плечом является короткозамкнутый конец одного из волноводов). В другое плечо, которым является короткозамкнутый конец другого волновода, включен регулируемый механический фазовращатель, который, впрочем, может быть и электронным. Противоположные концы короткозамкнутых волноводов, смежные с СВЧ камерой, также являются плечами гибридного моста. В широких стенках этих волноводов прорезаны излучающие щели одинаковой длины, ориентированные взаимно ортогонально и под углом π/4 к узкой стенке. В зависимости от положения фазовращателя в СВЧ камере возбуждаются либо эллиптически, либо циркулярно поляризованные волны. Как видно, это достаточно сложное устройство. For example, according to US patent 4301347, 1981, a device for excitation with a given ellipticity of polarization in a microwave chamber of a microwave oven is known, containing two identical rectangular waveguides having a common narrow wall. The waveguides are interconnected using a rectangular communication window placed in a common narrow wall. This device is a 3 dB hybrid bridge, one of the arms of which includes a microwave source (this arm is the short-circuited end of one of the waveguides). In the other arm, which is the short-circuited end of another waveguide, an adjustable mechanical phase shifter is included, which, however, can be electronic. The opposite ends of the short-circuited waveguides adjacent to the microwave camera are also the shoulders of the hybrid bridge. In the wide walls of these waveguides, emitting slits of the same length are cut, oriented mutually orthogonally and at an angle π / 4 to a narrow wall. Depending on the position of the phase shifter in the microwave chamber, either elliptically or circularly polarized waves are excited. As you can see, this is a rather complicated device.
Устройство по патенту США 4324968 предназначено для возбуждения циркулярно поляризованных волн в СВЧ камере микроволновой печи. Устройство содержит крестообразный излучатель, размещенный в широкой стенке одномодового прямоугольного волновода, в конце которого расположена короткозамыкающая стенка. Широкая стенка одномодового прямоугольного волновода принадлежит также СВЧ камере, при этом крестообразный излучатель смещен относительно оси симметрии этой стенки. Как известно, необходимым требованием, предъявляемым к таким излучателям, является идентичность парциальных излучателей (в частности, равенство их электрических длин), их взаимно ортогональная пространственная ориентация и расположение центра излучателя на определенном расстоянии от узкой стенки одномодового прямоугольного волновода. The device according to US patent 4324968 is designed to excite circularly polarized waves in the microwave chamber of the microwave oven. The device comprises a cross-shaped emitter located in a wide wall of a single-mode rectangular waveguide, at the end of which there is a short-circuit wall. The wide wall of a single-mode rectangular waveguide also belongs to the microwave chamber, while the cross-shaped emitter is offset relative to the axis of symmetry of this wall. As you know, the necessary requirement for such emitters is the identity of the partial emitters (in particular, the equality of their electric lengths), their mutually orthogonal spatial orientation and the location of the center of the emitter at a certain distance from the narrow wall of a single-mode rectangular waveguide.
Недостатком этого устройства является технологическая трудность обеспечения идентичности парциальных излучателей. Кроме того, как известно, необходимый сдвиг фаз π/2 между парциальными компонентами существует только в бегущей ТЕ10 волне. Однако без принятия специальных мер невозможно обеспечить существование бегущей волны в волноводе с короткозамыкающей стенкой. Это обусловлено тем, что часть падающей волны проходит за излучатель и полностью отражается от короткозамыкающей стенки, при этом в отраженной волне сдвиг фаз между соответствующими парциальными компонентами противоположен сдвигу фаз в падающей волне. Это обстоятельство, хорошо описанное в патенте США 5227698, существенно снижает долю циркулярно поляризованных волн в излучении, т.е. снижает эффективность возбуждения циркулярно поляризованных волн таким излучателем.The disadvantage of this device is the technological difficulty of ensuring the identity of the partial emitters. In addition, as is known, the necessary phase shift π / 2 between the partial components exists only in the traveling TE 10 wave. However, without taking special measures, it is impossible to ensure the existence of a traveling wave in a waveguide with a short-circuit wall. This is due to the fact that part of the incident wave passes behind the emitter and is completely reflected from the short-circuit wall, while in the reflected wave the phase shift between the corresponding partial components is opposite to the phase shift in the incident wave. This circumstance, well described in US Pat. No. 5,227,698, substantially reduces the proportion of circularly polarized waves in the radiation, i.e. reduces the efficiency of excitation of circularly polarized waves by such a radiator.
В патенте США 5227698 описан целый ряд устройств, предназначенных для возбуждения волн с заданной эллиптичностью поляризации в СВЧ камере безэлектродной микроволновой лампы. Заданная эллиптичность поляризации обеспечивается возбуждением двух пространственно разнесенных ортогонально поляризованных волн, имеющих заданную разность фаз. Пространственное разнесение может устанавливаться в пределах от 60 град. до 120 град., разность фаз может устанавливаться в пределах от 75 град. до 105 град. При пространственном разнесении, равном 90 град., равных амплитудах этих волн и сдвиге фаз между ними на 90 град. результирующее поле излучения имеет циркулярную поляризацию. При других значениях пространственного разрешения, сдвига фаз и невыполнении условия равенства амплитуд ортогонально поляризованных волн результирующая поля излучения имеет эллиптическую поляризацию. US Pat. No. 5,227,698 describes a number of devices designed to excite waves with a given ellipticity of polarization in a microwave chamber of an electrodeless microwave lamp. The specified ellipticity of polarization is provided by the excitation of two spatially separated orthogonally polarized waves having a given phase difference. Spatial diversity can be set in the range of 60 degrees. up to 120 deg., phase difference can be set in the range from 75 deg. up to 105 degrees With a spatial separation of 90 degrees, equal to the amplitudes of these waves and a phase shift between them of 90 degrees. the resulting radiation field has circular polarization. For other values of spatial resolution, phase shift, and the condition for equal amplitudes of orthogonally polarized waves, the resulting radiation field has an elliptical polarization.
Например, одно из устройств для возбуждения циркулярно поляризованных волн содержит две щели, выполненные в стенке цилиндрической СВЧ камеры на угловом расстоянии ≈90 град. друг от друга. СВЧ излучение от источника подводится к щелям через одномодовый прямоугольный волновод, разветвляющийся на две ветви, каждая из которых запитывает соответствующую щель. Длина одной из ветвей на нечетное число четвертей длин волн превышает длину другой, что обеспечивает необходимый сдвиг фаз между излучениями приблизительно равных амплитуд, подводимыми к щелям. Недостатком этой конструкции является жесткость указанных выше ограничений, накладываемых на длины волноводных ветвей, на месторасположение щелей и на соотношение интенсивностей излучений, подводимых к щелям. Кроме того, устройство предназначено для возбуждения только ТЕ111 колебаний, при этом возможность возбуждения циркулярно поляризованных волн связана также и с типом используемой СВЧ камеры, т.е. СВЧ камера должна быть выполнена резонансной и работающей на вырожденных ТЕ111 модах.For example, one of the devices for exciting circularly polarized waves contains two slots made in the wall of a cylindrical microwave chamber at an angular distance of ≈90 degrees. apart from each other. Microwave radiation from the source is supplied to the slots through a single-mode rectangular waveguide, branching into two branches, each of which feeds the corresponding slot. The length of one of the branches by an odd number of quarters of wavelengths exceeds the length of the other, which provides the necessary phase shift between the radiations of approximately equal amplitudes supplied to the slits. The disadvantage of this design is the rigidity of the above restrictions imposed on the length of the waveguide branches, on the location of the slots and on the ratio of the intensities of the radiation supplied to the slots. In addition, the device is designed to excite only TE 111 oscillations, while the possibility of exciting circularly polarized waves is also associated with the type of microwave camera used, i.e. The microwave camera must be made resonant and operating on degenerate TE 111 modes.
Прототипом первого варианта настоящего изобретения по совокупности сходных существенных признаков принято устройство для возбуждения эллиптически поляризованных волн, описание которого также приведено в патенте США 5227698. Это устройство содержит источник СВЧ излучения, резонансную СВЧ камеру цилиндрической формы и соединяющий источник СВЧ излучения с СВЧ камерой одномодовый прямоугольный волновод, включающий область, смежную с СВЧ камерой, и короткозамыкающую стенку. В части широкой стенки прямоугольного волновода, ограничивающей указанную смежную область, размещен излучатель эллиптически поляризованных волн, включающий два пространственно разнесенных парциальных излучателя. Парциальные излучатели размещены в цилиндрической стенке СВЧ камеры, выполнены в виде щелевых излучателей и ориентированы параллельно друг другу, что обеспечивает возможность излучения волн, поляризованных взаимно ортогонально. Заданная эллиптичность поляризации обеспечивается выбором углового расстояния между щелевыми излучателями порядка 60 град. либо порядка 120 град. и фазового сдвига между излучаемыми волнами порядка 75 град. либо порядка 105 град. При этом необходимый фазовый сдвиг обеспечивается выбором соответствующих размеров прямоугольного волновода. A prototype of the first embodiment of the present invention, based on a set of similar essential features, adopted a device for exciting elliptically polarized waves, the description of which is also given in US patent 5227698. This device contains a microwave radiation source, a cylindrical resonant microwave camera and a single-mode rectangular waveguide connecting the microwave radiation source to the microwave camera , including the area adjacent to the microwave camera, and a short-circuit wall. In the part of the wide wall of the rectangular waveguide that bounds the adjacent adjacent region, there is an emitter of elliptically polarized waves, including two spatially separated partial emitters. Partial emitters are placed in the cylindrical wall of the microwave chamber, made in the form of slot emitters and oriented parallel to each other, which makes it possible to emit waves polarized mutually orthogonally. The specified ellipticity of polarization is provided by the choice of the angular distance between the slot emitters of the order of 60 degrees. or about 120 degrees. and phase shift between the emitted waves of the order of 75 degrees. or about 105 degrees. In this case, the necessary phase shift is ensured by the selection of the appropriate dimensions of the rectangular waveguide.
Недостатком этого устройства так же, как и описанного выше, является то, что оно предназначено для возбуждения только ТЕ111 колебаний, причем именно в резонансной СВЧ камере, работающей на вырожденных ТЕ111 модах. Кроме того, присутствие волны, отраженной от короткозамыкающей стенки, снижает эффективность излучения эллиптически поляризованных волн.The disadvantage of this device, as described above, is that it is intended to excite only TE 111 oscillations, moreover, it is in a resonant microwave camera operating on degenerate TE 111 modes. In addition, the presence of a wave reflected from a short-circuit wall reduces the emission efficiency of elliptically polarized waves.
Прототипом второго варианта настоящего изобретения по совокупности сходных существенных признаков принято устройство для возбуждения циркулярно поляризованных волн, описание которого также приведено в патенте США 5227698. Это устройство аналогично устройству по патенту США 4324968 и содержит источник СВЧ излучения, СВЧ камеру и соединяющий источник СВЧ излучения с СВЧ камерой одномодовый прямоугольный волновод, включающий область, смежную с СВЧ камерой, и короткозамыкающую стенку. В части широкой стенки прямоугольного волновода, ограничивающей указанную смежную область, размещен крестообразный излучатель. Крестообразный излучатель смещен относительно оси симметрии этой стенки и включает два взаимно ортогональных парциальных щелевых излучателя. Для уменьшения влияния волны, отраженной от короткозамыкающей стенки, на эффективность излучения циркулярно поляризованных волн предлагается ввести в одномодовый прямоугольный волновод неоднородность, уменьшив его высоту на конце, примыкающем к короткозамыкающей стенке, либо разместить там поглотитель. The prototype of the second embodiment of the present invention, based on a set of similar essential features, adopted a device for exciting circularly polarized waves, the description of which is also described in US patent 5227698. This device is similar to the device of US patent 4324968 and contains a microwave radiation source, a microwave camera and a connecting microwave source with microwave camera single-mode rectangular waveguide, including the area adjacent to the microwave camera, and a short-circuit wall. In the part of the wide wall of the rectangular waveguide that bounds the adjacent adjacent region, there is a cross-shaped emitter. The cross-shaped emitter is offset relative to the axis of symmetry of this wall and includes two mutually orthogonal partial slot emitters. To reduce the influence of the wave reflected from the short-circuit wall on the radiation efficiency of circularly polarized waves, it is proposed to introduce heterogeneity into a single-mode rectangular waveguide, reducing its height at the end adjacent to the short-circuit wall, or place an absorber there.
Недостатком этого устройства для возбуждения циркулярно поляризованных волн так же, как и других известных устройств такого типа, является невысокая эффективность излучения циркулярно поляризованных волн. Введение неоднородности в одномодовый прямоугольный волновод, равно как и размещение там поглотителя, действительно, может несколько повысить долю циркулярно поляризованных волн в излучаемых волнах, но приведет к снижению общего КПД. The disadvantage of this device for exciting circularly polarized waves, as well as other known devices of this type, is the low radiation efficiency of circularly polarized waves. The introduction of inhomogeneity into a single-mode rectangular waveguide, as well as the placement of an absorber there, can indeed slightly increase the share of circularly polarized waves in the emitted waves, but will lead to a decrease in the overall efficiency.
Таким образом, задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка устройств для возбуждения волн с заданной эллиптичностью поляризации, а именно устройства для возбуждения эллиптически поляризованных волн и устройства для возбуждения циркулярно поляризованных волн с улучшенными эксплуатационными характеристиками, характеризующихся высокой эффективностью возбуждения волн с заданной эллиптичностью поляризации при заданном КПД, а также технологичностью конструкции. Thus, the problem to which the present invention is directed, is the development of devices for exciting waves with a given ellipticity of polarization, namely, devices for exciting elliptically polarized waves and devices for exciting circularly polarized waves with improved operational characteristics, characterized by high efficiency of excitation of waves with a given elliptic polarization at a given efficiency, as well as manufacturability of the design.
Сущность разработанного устройства для возбуждения эллиптически поляризованных волн заключается в том, что оно так же, как и устройство, принятое прототипом, содержит источник СВЧ излучения, СВЧ камеру и соединяющий источник СВЧ излучения с СВЧ камерой одномодовый прямоугольный волновод, который включает область, смежную с СВЧ камерой, и короткозамыкающую стенку. В части широкой стенки одномодового прямоугольного волновода, ограничивающей указанную смежную область, размещен излучатель эллиптически поляризованных волн, включающий два пространственно разнесенных парциальных излучателя, ориентированных с возможностью излучения волн, поляризованных взаимно ортогонально. Фазовые центры парциальных излучателей расположены на разных расстояниях от короткозамыкающей стенки, а фазовый центр одного из парциальных излучателей расположен вблизи короткозамыкающей стенки. The essence of the developed device for exciting elliptically polarized waves is that it, like the device adopted by the prototype, contains a microwave radiation source, a microwave camera and a single-mode rectangular waveguide connecting the microwave radiation source to the microwave camera, which includes an area adjacent to the microwave camera, and short-circuit wall. In the part of the wide wall of a single-mode rectangular waveguide that bounds the adjacent adjacent region, an emitter of elliptically polarized waves is placed, including two spatially separated partial emitters oriented with the possibility of emitting waves polarized mutually orthogonally. The phase centers of the partial emitters are located at different distances from the short-circuit wall, and the phase center of one of the partial emitters is located near the short-circuit wall.
Новым в разработанном устройстве является то, что фазовый центр другого парциального излучателя также расположен вблизи короткозамыкающей стенки, а электрические длины парциальных излучателей приблизительно равны их резонансным длинам, при этом фазовый центр одного из парциальных излучателей расположен в пучности распределения продольного поверхностного тока стоячих волн, а фазовый центр другого парциального излучателя расположен в пучности распределения поперечного поверхностного тока стоячих волн. New in the developed device is that the phase center of another partial emitter is also located near the short-circuit wall, and the electric lengths of the partial emitters are approximately equal to their resonant lengths, while the phase center of one of the partial emitters is located in the antinode of the distribution of the longitudinal surface current of standing waves, and the phase the center of another partial emitter is located at the antinode of the distribution of the transverse surface current of standing waves.
В частном случае электрическая длина парциального излучателя, фазовый центр которого расположен на большем расстоянии от короткозамыкающей стенки, несколько меньше его резонансной длины, а электрическая длина парциального излучателя, фазовый центр которого расположен на меньшем расстоянии от короткозамыкающей стенки, несколько превышает его резонансную длину. In the particular case, the electric length of the partial radiator, the phase center of which is located at a greater distance from the short-circuit wall, is slightly less than its resonant length, and the electric length of the partial radiator, the phase center of which is located at a shorter distance from the short-circuit wall, slightly exceeds its resonant length.
В частном случае фазовые центры парциальных излучателей расположены в соседних пучностях распределений взаимно ортогональных поверхностных токов стоячих волн. In a particular case, the phase centers of the partial emitters are located in adjacent antinodes of the distributions of mutually orthogonal surface currents of standing waves.
В конкретной реализации по меньшей мере один из парциальных излучателей расположен вблизи одной из узких стенок одномодового прямоугольного волновода. In a specific implementation, at least one of the partial emitters is located near one of the narrow walls of a single-mode rectangular waveguide.
В другой конкретной реализации по меньшей мере один из парциальных излучателей смещен относительно оси симметрии широкой стенки одномодового прямоугольного волновода. In another specific implementation, at least one of the partial emitters is offset relative to the axis of symmetry of the wide wall of a single-mode rectangular waveguide.
В другой конкретной реализации по меньшей мере один из парциальных излучателей по меньшей мере частично прилегает к одной из узких стенок одномодового прямоугольного волновода. In another specific implementation, at least one of the partial emitters is at least partially adjacent to one of the narrow walls of a single-mode rectangular waveguide.
В другом частном случае по меньшей мере один из парциальных излучателей по меньшей мере частично прилегает к короткозамыкающей стенке. In another particular case, at least one of the partial emitters is at least partially adjacent to the short-circuit wall.
В другом частном случае парциальные излучатели выполнены в виде щелевых излучателей, ориентированных взаимно ортогонально. In another particular case, the partial emitters are made in the form of slot emitters oriented mutually orthogonally.
В конкретной реализации парциальные щелевые излучатели выполнены в виде прямоугольных щелей. In a specific implementation, partial slot emitters are made in the form of rectangular slots.
В другой конкретной реализации парциальные щелевые излучатели выполнены в виде фигурных щелей. In another specific implementation, partial slot emitters are made in the form of curly slots.
В другой конкретной реализации один из парциальных излучателей выполнен в виде прямоугольной щели, а другой парциальный излучатель выполнен в виде фигурной щели. In another specific implementation, one of the partial emitters is made in the form of a rectangular slit, and the other partial emitter is made in the form of a figured slit.
В другом частном случае парциальные излучатели выполнены в виде петлевых излучателей, плоскости петли которых ориентированы взаимно ортогонально. In another particular case, the partial emitters are made in the form of loop emitters, the loop planes of which are oriented mutually orthogonally.
В другом частном случае один из парциальных излучателей выполнен в виде петлевого излучателя, а другой парциальный излучатель выполнен в виде щелевого излучателя, при этом плоскость петли петлевого излучателя и щелевой излучатель ориентированы параллельно друг другу. In another particular case, one of the partial radiators is made in the form of a loop radiator, and the other partial radiator is made in the form of a slot radiator, while the loop plane of the loop radiator and the slot radiator are oriented parallel to each other.
В другом частном случае по меньшей мере один из парциальных излучателей снабжен диэлектрическим телом, размещенным по меньшей мере частично в ближнем поле этого парциального излучателя. In another particular case, at least one of the partial emitters is provided with a dielectric body located at least partially in the near field of this partial emitter.
Сущность разработанного устройства для возбуждения циркулярно поляризованных волн заключается в том, что оно так же, как и устройство, принятое прототипом, содержит источник СВЧ излучения, СВЧ камеру и соединяющий источник СВЧ излучения с СВЧ камерой одномодовый прямоугольный волновод, который включает область, смежную с СВЧ камерой, и короткозамыкающую стенку. В части широкой стенки одномодового прямоугольного волновода, ограничивающей указанную смежную область, размещен излучатель циркулярно поляризованных волн, включающий два парциальных излучателя, ориентированных с возможностью излучения волн, поляризованных взаимно ортогонально. The essence of the developed device for the excitation of circularly polarized waves is that it, like the device adopted by the prototype, contains a microwave radiation source, a microwave camera and a single-mode rectangular waveguide connecting the microwave radiation source to the microwave camera, which includes an area adjacent to the microwave camera, and short-circuit wall. In the part of the wide wall of a single-mode rectangular waveguide that bounds the adjacent adjacent region, a circularly polarized wave emitter is placed, including two partial emitters oriented with the possibility of emitting waves polarized mutually orthogonally.
Новым в разработанном устройстве является то, что парциальные излучатели пространственно разнесены, а их фазовые центры расположены вблизи короткозамыкающей стенки на разных расстояниях от нее. Электрические длины парциальных излучателей приблизительно равны их резонансным длинам. При этом фазовый центр одного из парциальных излучателей расположен в пучности распределения продольного поверхностного тока стоячих волн, а фазовый центр другого парциального излучателя расположен в пучности распределения поперечного поверхностного тока стоячих волн. Электрическая длина парциального излучателя, фазовый центр которого расположен на большем расстоянии от короткозамыкающей стенки, несколько меньше его резонансной длины, а электрическая длина парциального излучателя, фазовый центр которого расположен на меньшем расстоянии от короткозамыкающей стенки, несколько превышает его резонансную длину. New in the developed device is that the partial emitters are spatially spaced, and their phase centers are located near the short-circuit wall at different distances from it. The electric lengths of the partial emitters are approximately equal to their resonant lengths. In this case, the phase center of one of the partial emitters is located at the antinode of the distribution of the longitudinal surface current of standing waves, and the phase center of the other partial emitter is located at the antinode of the distribution of the transverse surface current of standing waves. The electric length of the partial radiator, the phase center of which is located at a greater distance from the short-circuit wall, is somewhat less than its resonant length, and the electric length of the partial radiator, the phase center of which is located at a shorter distance from the short-circuit wall, slightly exceeds its resonant length.
В частном случае фазовые центры парциальных излучателей расположены в соседних пучностях распределений взаимно ортогональных поверхностных токов стоячих волн. In a particular case, the phase centers of the partial emitters are located in adjacent antinodes of the distributions of mutually orthogonal surface currents of standing waves.
В конкретной реализации фазовый центр парциального излучателя, электрическая длина которого несколько превышает его резонансную длину, расположен вблизи одной из узких стенок одномодового прямоугольного волновода. In a specific implementation, the phase center of the partial emitter, the electric length of which slightly exceeds its resonant length, is located near one of the narrow walls of a single-mode rectangular waveguide.
В другой конкретной реализации фазовый центр парциального излучателя, электрическая длина которого несколько меньше его резонансной длины, смещен относительно оси симметрии широкой стенки одномодового прямоугольного волновода. In another specific implementation, the phase center of the partial emitter, the electric length of which is slightly less than its resonant length, is shifted relative to the axis of symmetry of the wide wall of a single-mode rectangular waveguide.
В другой конкретной реализации по меньшей мере один из парциальных излучателей по меньшей мере частично прилегает к одной из узких стенок одномодового прямоугольного волновода. In another specific implementation, at least one of the partial emitters is at least partially adjacent to one of the narrow walls of a single-mode rectangular waveguide.
В другой конкретной реализации парциальный излучатель, электрическая длина которого несколько превышает его резонансную длину, по меньшей мере частично прилегает к короткозамыкающей стенке. In another specific implementation, a partial emitter, the electric length of which is slightly greater than its resonant length, is at least partially adjacent to the short-circuit wall.
В другом частном случае парциальные излучатели выполнены в виде щелевых излучателей, ориентированных взаимно ортогонально. In another particular case, the partial emitters are made in the form of slot emitters oriented mutually orthogonally.
В конкретной реализации этого частного случая парциальные щелевые излучатели выполнены в виде прямоугольных щелей. In a specific implementation of this particular case, partial slot emitters are made in the form of rectangular slots.
В другой конкретной реализации этого частного случая парциальные щелевые излучатели выполнены в виде фигурных щелей. In another specific implementation of this particular case, partial slot emitters are made in the form of curly slots.
В другой конкретной реализации этого частного случая один из парциальных излучателей выполнен в виде прямоугольной щели, а другой парциальный излучатель выполнен в виде фигурной щели. In another specific implementation of this particular case, one of the partial emitters is made in the form of a rectangular slit, and the other partial emitter is made in the form of a figured slit.
В другом частном случае парциальные излучатели выполнены в виде петлевых излучателей, плоскости петли которых ориентированы взаимно ортогонально. In another particular case, the partial emitters are made in the form of loop emitters, the loop planes of which are oriented mutually orthogonally.
В другом частном случае один из парциальных излучателей выполнен в виде петлевого излучателя, а другой парциальный излучатель выполнен в виде щелевого излучателя, при этом плоскость петли петлевого излучателя и щелевой излучатель ориентированы параллельно друг другу. In another particular case, one of the partial radiators is made in the form of a loop radiator, and the other partial radiator is made in the form of a slot radiator, while the loop plane of the loop radiator and the slot radiator are oriented parallel to each other.
В некоторых случаях целесообразно по меньшей мере один из парциальных излучателей снабдить диэлектрическим телом, размещенным по меньшей мере частично в ближнем поле этого парциального излучателя. In some cases, it is advisable to provide at least one of the partial emitters with a dielectric body located at least partially in the near field of this partial emitter.
Сущность изобретения можно пояснить следующим образом. The invention can be explained as follows.
На широких стенках одномодового прямоугольного волновода в любой фиксированной точке продольные и поперечные поверхностные токи, сопровождающие бегущие ТЕ10 волны, сдвинуты по фазе на 90 град. или на -90 град. (фиг.2а). В волноводе же с короткозамыкающей стенкой возбуждаются стоячие волны, продольные и поперечные поверхностные токи которых синфазны и пространственно разнесены (фиг.2б). Поэтому пространственное разнесение взаимно ортогональных парциальных излучателей и расположение их фазовых центров в пучностях распределений соответствующих токов обеспечивают в разработанном устройстве (его вариантах) согласованное возбуждение одного из парциальных излучателей продольными, а другого - поперечными пространственными токами питающей волны. Указанное расположение, а также выбор режима работы парциальных излучателей близким к резонансному на их основных собственных колебаниях, что определяется выбором электрических длин, реализуют полное согласование парциальных излучателей с питающей волной. Последовательное по отношению к питающей волне размещение сильно излучающих парциальных излучателей приводит к возникновению небольшого сдвига фаз между возбуждающими их токами: ток, возбуждающий парциальный излучатель, размещенный на меньшем расстоянии от короткозамыкающей стенки, запаздывает по отношению к току, возбуждающему парциальный излучатель, размещенный на большем расстоянии от нее. Этот небольшой сдвиг фаз, вызванный возникновением бегущей компоненты волны, недостаточен для формирования циркулярно поляризованных волн. Дальнейший сдвиг фаз между взаимно ортогонально поляризованными волнами достигается установлением соответствующих небольших расстроек от резонансных режимов работы парциальных излучателей, что реализуется выбором их электрических длин. При этом электрическая длина парциального излучателя, фазовый центр которого дальше отстоит от короткозамыкающей стенки, несколько меньше его резонансной длины, что обеспечивает индуктивный сдвиг фаз между излучающим полем и током, возбуждающим этот парциальный излучатель. Электрическая длина парциального излучателя, фазовый центр которого находится на меньшем расстоянии от короткозамыкающей стенки, несколько больше его резонансной длины, что обеспечивает емкостный сдвиг фаз между излучающим полем и током, возбуждающим этот парциальный излучатель. При таком выборе расстроек все три фазовых сдвига имеют один знак и в сумме легко обеспечивают необходимый фазовый сдвиг 90 град. или -90 град. между взаимно ортогонально поляризованными волнами. Равенство интенсивностей волн, поляризованных взаимно ортогонально, необходимое для формирования циркулярно поляризованных волн, достигается путем небольшого изменения соотношения электрических длин парциальных излучателей совместно с небольшим изменением их местоположений при сохранении неизменным суммарного фазового сдвига 90 град. или -90 град.On the wide walls of a single-mode rectangular waveguide at any fixed point, the longitudinal and transverse surface currents accompanying the traveling TE 10 waves are 90 degrees out of phase. or -90 degrees. (figa). In a waveguide with a short-circuit wall, standing waves are excited, the longitudinal and transverse surface currents of which are in-phase and spatially separated (Fig.2b). Therefore, the spatial separation of mutually orthogonal partial emitters and the location of their phase centers in the antinodes of the distributions of the corresponding currents provide the developed device (its variants) for coordinated excitation of one of the partial emitters with longitudinal and the other with transverse spatial currents of the supply wave. The indicated arrangement, as well as the choice of the operating mode of the partial emitters close to resonant at their main natural vibrations, which is determined by the choice of electric lengths, fully matches the partial emitters with the supply wave. The sequential arrangement of strongly emitting partial emitters with respect to the supply wave leads to a small phase shift between the currents exciting them: the current exciting the partial emitter located at a shorter distance from the short-circuit wall is delayed with respect to the current exciting the partial emitter located at a greater distance from her. This small phase shift caused by the appearance of the traveling component of the wave is insufficient for the formation of circularly polarized waves. A further phase shift between mutually orthogonally polarized waves is achieved by the establishment of the corresponding small detunings from the resonant operating modes of the partial emitters, which is realized by the choice of their electric lengths. In this case, the electric length of the partial emitter, the phase center of which is further farther from the short-circuiting wall, is slightly less than its resonant length, which provides an inductive phase shift between the emitting field and the current exciting this partial emitter. The electric length of the partial radiator, the phase center of which is located at a shorter distance from the short-circuiting wall, is slightly larger than its resonant length, which provides a capacitive phase shift between the radiating field and the current exciting this partial radiator. With this choice of detuning, all three phase shifts have the same sign and in total easily provide the necessary phase shift of 90 degrees. or -90 degrees. between mutually orthogonally polarized waves. The equality of the intensities of the waves polarized mutually orthogonally, necessary for the formation of circularly polarized waves, is achieved by a small change in the ratio of the electric lengths of the partial emitters together with a small change in their locations while keeping the total phase shift of 90 degrees unchanged. or -90 degrees.
Для возбуждения эллиптически поляризованных волн признаки, касающиеся соотношения электрических длин парциальных излучателей, являются факультативными, поскольку заданный фазовый сдвиг может быть получен и при других соотношениях их электрических длин. Соотношение интенсивностей поляризованных взаимно ортогонально волн определяется заданной эллиптичностью и достигается путем соответствующего изменения соотношения электрических длин парциальных излучателей совместно с небольшим изменением их местоположений при сохранении неизменным заданного суммарного фазового сдвига. For the excitation of elliptically polarized waves, features relating to the ratio of the electric lengths of the partial emitters are optional, since a given phase shift can be obtained with other ratios of their electric lengths. The ratio of the intensities of polarized mutually orthogonal waves is determined by a given ellipticity and is achieved by a corresponding change in the ratio of the electric lengths of the partial emitters together with a small change in their locations while keeping the specified total phase shift unchanged.
Отсутствие поглощающих элементов обеспечивает высокий общий КПД как первого, так и второго вариантов устройства, при этом разработанные устройства могут быть реализованы с помощью стандартных средств. Размещение парциальных излучателей вблизи короткозамыкающей стенки, во-первых, минимизирует длину волноводного тракта и, соответственно, омические потери в нем и, во-вторых, расширяет полосу согласования излучения с одномодовым прямоугольным волноводом и тем самым обеспечивает меньшую критичность устройства как к настройке, так и к точности изготовления. Таким образом обеспечивается высокая эффективность возбуждения эллиптически поляризованных волн и циркулярно поляризованных волн при заданном общем КПД, а также технологичность конструкции, т. е. разработанные варианты устройства обладают улучшенными эксплуатационными характеристиками по сравнению с известными устройствами для излучения эллиптически и циркулярно поляризованных волн. The absence of absorbing elements provides a high overall efficiency of both the first and second versions of the device, while the developed devices can be implemented using standard means. Placing partial emitters near a short-circuit wall, firstly, minimizes the length of the waveguide path and, accordingly, the ohmic losses in it and, secondly, extends the radiation matching band with a single-mode rectangular waveguide and thereby provides less critical device both for tuning and to manufacturing accuracy. This ensures high efficiency of excitation of elliptically polarized waves and circularly polarized waves at a given general efficiency, as well as the manufacturability of the design, i.e., the developed device variants have improved operational characteristics compared to known devices for emitting elliptically and circularly polarized waves.
Конкретные виды и формы выполнения излучателей, а также различное их местоположение относительно стенок одномодового прямоугольного волновода и короткозамыкающей стенки характеризуют изобретение в частных конкретных случаях его выполнения. The specific types and forms of execution of the emitters, as well as their different location relative to the walls of a single-mode rectangular waveguide and short-circuit wall, characterize the invention in particular particular cases of its implementation.
На фиг.1а показан общий вид одного из вариантов разработанного устройства для возбуждения волн с заданной эллиптичностью поляризации; на фиг.1б показан короткозамкнутый участок одномодового прямоугольного волновода устройства по фиг.1а. On figa shows a General view of one of the variants of the developed device for exciting waves with a given ellipticity of polarization; on figb shows a short-circuited section of a single-mode rectangular waveguide of the device of figa.
Фиг. 2а иллюстрирует распределение поверхностных токов для бегущей ТЕ10 волны в одномодовом прямоугольном волноводе; фиг.2б иллюстрирует распределение поверхностных токов для стоячей ТЕ10 волны в одномодовом прямоугольном волноводе с короткозамыкающей стенкой.FIG. 2a illustrates the distribution of surface currents for a traveling TE 10 wave in a single-mode rectangular waveguide; figb illustrates the distribution of surface currents for a standing TE 10 waves in a single-mode rectangular waveguide with a short-circuit wall.
Фиг. 3а и 3б иллюстрируют различные варианты расположения парциальных излучателей при выполнении их в виде прямоугольных щелевых излучателей. FIG. 3a and 3b illustrate various arrangements of partial emitters when executed in the form of rectangular slot emitters.
Фиг. 4а, 4б и 4в иллюстрируют выполнение парциальных излучателей в виде фигурных щелевых излучателей различной конфигурации. FIG. 4a, 4b and 4c illustrate the implementation of partial emitters in the form of shaped slotted emitters of various configurations.
Фиг.5 иллюстрирует выполнение парциальных излучателей в виде излучателей разных типов. Figure 5 illustrates the implementation of partial emitters in the form of emitters of various types.
Фиг. 6 иллюстрирует выполнение парциальных излучателей в виде петлевых излучателей. FIG. 6 illustrates the implementation of partial emitters in the form of loop emitters.
На фиг.7 приведена векторная диаграмма, иллюстрирующая обеспечение необходимого фазового сдвига между парциальными излучателями для возбуждения циркулярно поляризованных волн. 7 is a vector diagram illustrating the provision of the necessary phase shift between the partial emitters to excite circularly polarized waves.
Разработанное устройство для возбуждения волн с заданной эллиптичностью поляризации по фиг.1 содержит источник 1 СВЧ излучения, СВЧ камеру 2 и соединяющий источник 1 СВЧ излучения с СВЧ камерой 2 одномодовый прямоугольный волновод 3. Одномодовый прямоугольный волновод 3 включает область 4, смежную с СВЧ камерой 2, и короткозамыкающую стенку 5. В части 6 широкой стенки 7 одномодового прямоугольного волновода 3, ограничивающей смежную область 4, размещен излучатель 8 волн с заданной эллиптичностью поляризации. При реализации устройства для возбуждения эллиптически поляризованных волн излучатель 8 выполнен в виде излучателя эллиптически поляризованных волн, а при реализации устройства в виде устройства для возбуждения циркулярно поляризованных волн излучатель 8 выполнен в виде излучателя циркулярно поляризованных волн. Излучатель 8 включает два парциальных излучателя 9 и 10, ориентированных с возможностью излучения взаимно ортогонально поляризованных волн. В конкретной реализации по фиг. 1 парциальные излучатели 9 и 10 выполнены в виде прямоугольных щелевых излучателей 11 и 12 соответственно, ориентированных взаимно ортогонально. Во всех вариантах реализации изобретения фазовые центры F1 и F2 парциальных излучателей соответственно 9 и 10 расположены в пучностях распределений взаимно ортогональных поверхностных токов стоячих волн вблизи короткозамыкающей стенки 5 на разных расстояниях от него. В конкретной реализации по фиг.1 фазовые центры F1 и F2 расположены в соседних пучностях распределений взаимно ортогональных поверхностных токов стоячих волн. При этом фазовый центр F1 парциального излучателя 9 расположен в пучности распределения продольного поверхностного тока стоячих волн, а фазовый центр F2 парциального излучателя 10 расположен в пучности распределения поперечного поверхностного тока стоячих волн. Это иллюстрируется фиг.2б, где показано распределение поверхностных токов стоячих волн в стенке одномодового прямоугольного волновода, закороченного короткозамыкающей стенкой 5. Во всех вариантах реализации изобретения электрические длины L1 и L2 парциальных излучателей соответственно 9 и 10 приблизительно равны их резонансным длинам L01 и L02. При этом при реализации устройства в виде устройства для возбуждения циркулярно поляризованных волн электрическая длина L1 парциального излучателя 9 несколько меньше его собственной резонансной длины L01 и его фазовый центр F1 отстоит от короткозамыкающей стенки 5 на расстояние A1, большее расстояния А2 между короткозамыкающей стенкой 5 и фазовым центром F2 парциального излучателя 10 (см. фиг.3б), электрическая длина L2 которого несколько превышает его собственную резонансную длину L02. При этом при реализации устройства в виде устройства для возбуждения эллиптически поляризованных волн требование к соотношению электрических длин парциальных излучателей 9, 10 является факультативным.The developed device for exciting waves with a given ellipticity of polarization in FIG. 1 contains a
Фиг. 3а иллюстрирует вариант реализации изобретения, в котором парциальные излучатели 9 и 10 также выполнены в виде прямоугольных щелевых излучателей 11, 12. В этой реализации фазовый центр F1 парциального излучателя 9 смещен относительно оси OO' симметрии широкой стенки 7 в сторону узкой стенки 13, а фазовый центр F2 парциального излучателя 10 расположен вблизи узкой стенки 14 одномодового прямоугольного волновода 3 (очевидно, что здесь и на остальных фигурах распределение поверхностных токов соответствует изображенному на фиг.2).FIG. 3a illustrates an embodiment of the invention in which the
Ширина каждого из щелевых излучателей 11, 12, а также толщина широкой стенки 7 одномодового прямоугольного волновода 3, в которой прорезаны щелевые излучатели 11, 12, много меньше их длин L1, L2 и много меньше длины волны излучения λ=С/f, где
С - скорость света;
f - рабочая частота источника 1 СВЧ излучения.The width of each of the
C is the speed of light;
f is the operating frequency of the
Резонансная длина L0 такой щели, как известно, определяется соотношением
L0≅V/2f, где
V - фазовая скорость щелевых волн, которая при отсутствии диэлектрических элементов в щели равна скорости света С.The resonance length L 0 of such a gap, as is known, is determined by the relation
L 0 ≅V / 2f, where
V is the phase velocity of the slot waves, which in the absence of dielectric elements in the gap is equal to the speed of light C.
Поэтому при отсутствии диэлектрических элементов в щели электрическая длина L1 щелевого излучателя 11 несколько меньше половины длины волны излучения λ, а электрическая длина L2 щелевого излучателя 12 несколько больше половины длины волны излучения λ (как уже указывалось, выполнение этого условия принципиально для возбуждения циркулярно поляризованных волн, но не является необходимым при возбуждении эллиптически поляризованных волн).Therefore, in the absence of dielectric elements in the gap, the electric length L 1 of the slot emitter 11 is slightly less than half the radiation wavelength λ, and the electric length L 2 of the slot emitter 12 is slightly greater than half the radiation wavelength λ (as already mentioned, the fulfillment of this condition is important for the excitation of circularly polarized waves, but is not necessary when exciting elliptically polarized waves).
Фиг.4а, 4б и 4в иллюстрируют выполнение парциальных излучателей 9 и 10 в виде фигурных щелевых излучателей 15 и 16 соответственно различной конфигурации. Figa, 4b and 4c illustrate the implementation of the
Фиг. 4а иллюстрирует вариант, когда фазовый центр F1 парциального излучателя 9 (15) расположен в пучности распределения продольного тока стоячих волн и смещен относительно оси OO' симметрии широкой стенки 7 в сторону узкой стенки 13 одномодового прямоугольного волновода 3, а фазовый центр F2 парциального излучателя 10 (16) расположен в пучности распределения поперечного поверхностного тока стоячих волн вблизи противоположной узкой стенки 14.FIG. 4a illustrates the case when the phase center F 1 of the partial emitter 9 (15) is located at the antinode of the longitudinal current distribution of standing waves and is shifted relative to the symmetry axis OO 'of the
На фиг.4б показан случай, когда фазовый центр F1 парциального излучателя 9 (15) расположен в пучности распределения продольного поверхностного тока стоячих волн и смещен относительно оси OO' симметрии широкой стенки 7 в сторону узкой стенки 13, а фазовый центр F2 парциального излучателя 10 (16) расположен в пучности распределения поперечного поверхностного тока стоячих волн вблизи той же узкой стенки 13. При этом парциальный излучатель 10 (16) частично прилегает к короткозамыкающей стенке 5. В этой реализации парциальный излучатель 9 (15) снабжен диэлектрическим телом 17, размещенным в его ближнем поле.Figure 4b shows the case where the phase center F 1 of the partial emitter 9 (15) is located at the antinode of the longitudinal surface current distribution of the standing waves and is shifted relative to the axis of symmetry OO 'of the
Возможна также реализация, когда парциальные излучатели 9 и 10 по меньшей мере частично прилегают к одной из узких стенок (13 или 14) одномодового прямоугольного волновода 3 (не показано) либо когда парциальные излучатели 9 (15) и 10 (16) по меньшей мере частично прилегают к противоположным узким стенкам соответственно 13 и 14 одномодового прямоугольного волновода 3 (фиг. 4в). It is also possible when
На фиг.5 показан вариант реализации, в котором парциальный излучатель 9 выполнен в виде прямоугольной щели 11, а его фазовый центр F1 смещен относительно оси OO' симметрии широкой стенки 7 в сторону узкой стенки 13, а парциальный излучатель 10 выполнен в виде петлевого излучателя 18, фазовый центр F2 которого расположен вблизи узкой стенки 14. При этом щелевой излучатель 11 и плоскость петли петлевого излучателя 18 ориентированы параллельно друг другу.Figure 5 shows an embodiment in which the
На фиг. 6 показана реализация, в которой парциальные излучатели 9 и 10 выполнены в виде петлевых излучателей 19 и 20 соответственно, плоскости петли которых ориентированы взаимно ортогонально. In FIG. 6 shows an implementation in which the
На фиг.7 приведена векторная диаграмма, иллюстрирующая обеспечение необходимого фазового сдвига между парциальными излучателями 9 и 10. 7 is a vector diagram illustrating the provision of the necessary phase shift between the
Очевидно, что в рамках формулы изобретения возможны и другие варианты реализации настоящего изобретения. Obviously, other embodiments of the present invention are possible within the scope of the claims.
Устройство для возбуждения волн с заданной эллиптичностью поляризации, общий вид которого приведен на фиг.1, работает следующим образом. A device for exciting waves with a given ellipticity of polarization, a general view of which is shown in figure 1, operates as follows.
СВЧ излучение от источника 1 по одномодовому прямоугольному волноводу 3 поступает на излучатель 8, выполненный в виде пространственно разнесенных ортогонально ориентированных щелевых излучателей 11, 12. Излучатель 8 осуществляет возбуждение волн с заданной эллиптичностью поляризации в СВЧ камере 2. Это обеспечивается геометрией излучателя 8 и будет понятно из следующего. Microwave radiation from the
Как известно, условием возбуждения циркурярно поляризованных волн является возбуждение волн ортогональных поляризаций равной интенсивности при обеспечении фазового сдвига 90 град. или -90 град. между ними. В конкретной реализации возбуждение волн ортогональных поляризаций обеспечивается взаимно ортогональной ориентацией щелевых излучателей 11, 12. Расположение фазовых центров щелевых излучателей 11, 12 на разных расстояниях от короткозамыкающей стенки 5 обеспечивает небольшой сдвиг фаз Δφ1 = φI1-φI2 между возбуждающими их токами I1 и I2 соответственно, где φI1,φI2 - фазы возбуждающих токов I1, I2 стоячих волн. Этот сдвиг фаз составляет ≅(30-40) град., что иллюстрируется векторной диаграммой, представленной на фиг.7. Поскольку электрическая длина щелевого излучателя 11 несколько меньше половины длины волны излучения, то его входной импеданс имеет индуктивный характер. Это обеспечивает соответствующий сдвиг фаз Δφ2 = φU1-φI1 между напряжением U1 в щелевом излучателе 11 и возбуждающим его током I1, где φU1,φI1 - фазы напряжения U1 и возбуждающего тока I1 соответственно, что иллюстрируется той же векторной диаграммой. Этот сдвиг фаз также может составлять ≅(30-40) град. Электрическая длина щелевого излучателя 12 несколько больше половины длины волны излучения, поэтому его входной импеданс имеет емкостный характер. Это обеспечивает соответствующий фазовый сдвиг Δφ3 = φI2-φU2 между напряжением U2 в щелевом излучателе 11 и возбуждающим его током I2, где φI2,φU2 - фаза возбуждающего тока I2 и фаза напряжения U2 соответственно (см. фиг.7). Очевидно, что, выбирая конкретное местоположение парциальных излучателей 9 и 10 и конкретные величины их электрических длин, можно не только обеспечить суммарный сдвиг фаз между ортогонально поляризованными волнами, равным 90 град. , но обеспечить также и равенство интенсивностей излучений парциальных излучателей 9 и 10.As you know, the condition for the excitation of circularly polarized waves is the excitation of waves of orthogonal polarizations of equal intensity while providing a phase shift of 90 degrees. or -90 degrees. between them. In a specific implementation, the excitation of orthogonal polarization waves is provided by the mutually orthogonal orientation of the
Работа варианта разработанного устройства, которое обеспечивает возбуждение эллиптически поляризованных волн, аналогична работе варианта устройства, обеспечивающего возбуждение циркулярно поляризованных волн. Очевидно, что, выбирая конкретное местоположение парциальных излучателей 9 и 10 и конкретные величины их электрических длин, можно обеспечить необходимый суммарный сдвиг фаз, отличный от 90 град., между ортогонально поляризованными волнами, а также необходимое соотношение их интенсивностей для возбуждения волн с заданной эллиптичностью поляризации. The operation of a variant of the developed device that provides excitation of elliptically polarized waves is similar to the operation of a variant of the device that provides excitation of circularly polarized waves. Obviously, by choosing the specific location of the
Работа вариантов разработанного устройства, в которых парциальные излучатели 9 и 10 выполнены в виде щелевых излучателей различных конфигураций либо в виде петлевых излучателей, а также в виде комбинаций этих излучателей, аналогична работе варианта, описанного выше. The work of the variants of the developed device in which the
Claims (27)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000107748/09A RU2182390C2 (en) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | Device for excitation of waves with preset ellipticity of polarization ( variants ) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000107748/09A RU2182390C2 (en) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | Device for excitation of waves with preset ellipticity of polarization ( variants ) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2182390C2 true RU2182390C2 (en) | 2002-05-10 |
| RU2000107748A RU2000107748A (en) | 2003-08-27 |
Family
ID=20232566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000107748/09A RU2182390C2 (en) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | Device for excitation of waves with preset ellipticity of polarization ( variants ) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2182390C2 (en) |
-
2000
- 2000-03-31 RU RU2000107748/09A patent/RU2182390C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Design and analysis of SIW cavity backed dual-band antennas with a dual-mode triangular-ring slot | |
| Mongia et al. | Theoretical and experimental investigations on rectangular dielectric resonator antennas | |
| US5227698A (en) | Microwave lamp with rotating field | |
| US7243610B2 (en) | Plasma device and plasma generating method | |
| CA2176656C (en) | Broadband circularly polarized dielectric resonator antenna | |
| US9281176B2 (en) | Microwave plasma lamp with rotating field | |
| Kumar et al. | Improvements in Wi-MAX reception: A new dual-mode wideband circularly polarized dielectric resonator antenna | |
| US3340534A (en) | Elliptically or circularly polarized antenna | |
| Luo et al. | Review of low profile substrate integrated waveguide cavity backed antennas | |
| JPH0440003A (en) | Multilayered array antenna | |
| RU2182390C2 (en) | Device for excitation of waves with preset ellipticity of polarization ( variants ) | |
| JPH05129825A (en) | Microstrip antenna | |
| RU2290715C2 (en) | Phased electromagnetic matrix radiation source | |
| US4502053A (en) | Circularly polarized electromagnetic-wave radiator | |
| Pitra et al. | Design of circularly polarized terahertz antenna with interdigital electrode photomixer | |
| RU2355080C2 (en) | Microwave active module | |
| Hickey et al. | A reduced surface-wave twin arc-slot antenna for millimeter-wave applications | |
| CN111183708B (en) | Microwave processing apparatus | |
| Ma et al. | Design of a novel compact slotted cavity with shaped beam for high power microwave feed antenna using asymmetric high order mode | |
| JPH0722833A (en) | Crossing-slot microwave antenna | |
| RU2414779C1 (en) | Micro-strip antenna with switched polarisation | |
| RU2145155C1 (en) | Microwave oven | |
| KR100284501B1 (en) | Slot antenna for microwave oven | |
| JP6534280B2 (en) | Oscillator and oscillator array | |
| SU1771016A1 (en) | Dual-band circularly-polarized microstrip antenna |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040401 |