RU2325017C2 - Narrowband angled waveguide-to-radio adapter - Google Patents

Narrowband angled waveguide-to-radio adapter Download PDF

Info

Publication number
RU2325017C2
RU2325017C2 RU2006113954/09A RU2006113954A RU2325017C2 RU 2325017 C2 RU2325017 C2 RU 2325017C2 RU 2006113954/09 A RU2006113954/09 A RU 2006113954/09A RU 2006113954 A RU2006113954 A RU 2006113954A RU 2325017 C2 RU2325017 C2 RU 2325017C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
waveguide
coaxial
transition
coaxial line
short
Prior art date
Application number
RU2006113954/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006113954A (en
Inventor
В чеслав В чеславович Комаров (RU)
Вячеслав Вячеславович Комаров
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ)
Priority to RU2006113954/09A priority Critical patent/RU2325017C2/en
Publication of RU2006113954A publication Critical patent/RU2006113954A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2325017C2 publication Critical patent/RU2325017C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

FIELD: microwave engineering.
SUBSTANCE: narrowband angled waveguide-to-radio adapter of length L contains short-circuit section of rectangle waveguide with T-shaped metal edge connected to coaxial line by inductive post. Inductive post is mounted at right angles to wide band of waveguide at distance 0.8677 L from short-circuit section of waveguide. Thus standing-wave ratio must not be below 1.2 within frequency range 2.44÷2.46 GHz.
EFFECT: provided specified standing-wave ratio.
2 dwg

Description

Изобретение относится к сверхвысокочастотным (СВЧ) устройствам для согласования коаксиальной линии передачи и прямоугольного волновода с Т-ребром на частоте 2.45 ГГц.The invention relates to microwave (microwave) devices for matching a coaxial transmission line and a rectangular waveguide with a T-rib at a frequency of 2.45 GHz.

Известны конструкции устройств согласования разнотипных линий передачи СВЧ, одна из которых представляет собой волновод сложного сечения. Так, для возбуждения доминантной волны в диплексере на прямоугольном волноводе с Т-ребром (ПВТР) был использован прямой стык базового элемента конструкции диплексера с прямоугольным волноводом (ПрВ) [1]. Другая конструкция представляет собой плавный (нелинейный) переход для согласования ПрВ и ПВТР [2]. Кроме того, известны конструкции ступенчатых четвертьволновых трансформаторов для согласования ПрВ и Н-волновода [3].Known designs of matching devices of different types of microwave transmission lines, one of which is a waveguide of complex cross section. So, to excite a dominant wave in a diplexer on a rectangular waveguide with a T-rib (PVTR), we used a direct junction of the basic structural element of a diplexer with a rectangular waveguide (PrV) [1]. Another design is a smooth (nonlinear) transition for matching PrV and PVTR [2]. In addition, the known designs of step quarter-wave transformers for matching PrV and N-waveguide [3].

Недостатком указанных переходных СВЧ элементов является то, что они предназначены для согласования односвязных волноводов простого и сложного поперечного сечения. В то же время в технике СВЧ часто возникает необходимость передачи электромагнитной энергии от многосвязной линии передачи, например коаксиальной к односвязной, имеющей сложный профиль.The disadvantage of these transitional microwave elements is that they are designed to match simply connected waveguides of simple and complex cross-section. At the same time, in the microwave technology, it is often necessary to transfer electromagnetic energy from a multiply connected transmission line, for example, coaxial to simply connected, having a complex profile.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения был выбран уголковый коаксиально-волноводный переход (КВП), в котором внутренний проводник коаксиальной линии стыкуется под углом 90° с металлическим ребром П-волновода (ПВ) [4]. Данный широкополосный переход имеет коэффициент стоячей волны КСВ<1.2 в 70% рабочей полосы частот ПВ и предназначен для применения в технике связи. Для обеспечения согласования ПВ со стандартной 50-омной коаксиальной линией в данном переходе были использованы следующие технические решения:As a prototype of the invention, an angular coaxial waveguide transition (CVC) was chosen in which the inner conductor of the coaxial line is joined at an angle of 90 ° to the metal edge of the P-waveguide (PV) [4]. This broadband junction has a standing wave ratio of SWR <1.2 in 70% of the operating frequency band of the PV and is intended for use in communication technology. To ensure the alignment of the PV with the standard 50-ohm coaxial line in this transition, the following technical solutions were used:

- двухступенчатая конструкция коаксиального возбудителя;- two-stage design of the coaxial pathogen;

- ось внутреннего проводника коаксиальной линии смещается по отношению к оси внешнего проводника в сторону ПВ;- the axis of the inner conductor of the coaxial line is shifted relative to the axis of the outer conductor in the direction of the PV;

- между возбудителем и задней стенкой перехода включается короткозамкнутый шлейф.- between the pathogen and the rear wall of the transition, a short-circuited loop is switched on.

Недостатком прототипа является сложность его конструкции, обусловленная требованиями по обеспечению максимальной широкополосности перехода. Кроме того, максимальные размеры емкостного зазора, образованного металлическим ребром и широкой стенкой ПВ, составляют 11.7×9.7 мм для частоты 2.45 ГГц [4], что ограничивает возможности применения прототипа в системах СВЧ нагрева на волноводах сложных сечений, где емкостный зазор играет роль технологического канала, в котором размещается образец материала.The disadvantage of the prototype is the complexity of its design, due to the requirements to ensure maximum broadband transition. In addition, the maximum dimensions of the capacitive gap formed by a metal edge and a wide PV wall are 11.7 × 9.7 mm for a frequency of 2.45 GHz [4], which limits the possibility of using the prototype in microwave heating systems on waveguides of complex sections, where the capacitive gap plays the role of a technological channel where the sample material is placed.

Задачей изобретения является создание уголкового коаксиально-волноводного перехода более простой конструкции, с емкостным зазором, площадь которого превышает площадь емкостного зазора прототипа, обеспечивающего КСВ не хуже 1.2 вблизи рабочей частоты 2.45 ГГц.The objective of the invention is the creation of an angular coaxial waveguide transition of a simpler design, with a capacitive gap, the area of which exceeds the area of the capacitive gap of the prototype, providing an SWR of no worse than 1.2 near the operating frequency of 2.45 GHz.

Поставленная задача достигается тем, что в коаксиально-волноводном переходе уголкового типа, состоящем из короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода с металлическим ребром, соединенного с помощью индуктивного штыря с 50-омной коаксиальной линией, металлические ребро Т-образной формы состыковано с отрезком коаксиальной линии под прямым углом на расстоянии от короткозамкнутого конца волновода, равном 0.8677L, где L - длина перехода, причем конструкция перехода выполнена одноступенчатой, внешний и внутренний проводники коаксиальной линии расположены соосно, а радиусы внутреннего проводника коаксиальной линии и индуктивного штыря не равны между собой.The problem is achieved in that in a coaxial waveguide junction of the angular type, consisting of a short-circuited segment of a rectangular waveguide with a metal edge, connected using an inductive pin with a 50-ohm coaxial line, the T-shaped metal edge is joined to a piece of the coaxial line at right angles at a distance from the short-circuited end of the waveguide, equal to 0.8677L, where L is the transition length, and the transition design is single-stage, the external and internal conductors are coaxial the lines are aligned and the radii of the inner conductor of the coaxial line and the inductive pin are not equal to each other.

Отличительные признаки являются существенными, так как позволяют достичь поставленной задачи и получить технический эффект. Конструкция заявляемого перехода является более простой, чем у прототипа, так как в нем используется соосный одноступенчатый коаксиальный возбудитель и отсутствует короткозамкнутый шлейф. Размеры емкостного зазора, образованного металлическим ребром и одной из стенок волновода, примерно в два раза больше, а габаритные размеры в 1.3 раза меньше, чем у прототипа за счет Т-образной формы металлического ребра. Значения КСВ не хуже 1.2 вблизи рабочей частоты 2.45 ГГц обеспечиваются размещением индуктивного штыря на расстоянии 0.8677L от короткозамкнутого конца волновода и выбором радиуса индуктивного штыря, не равным радиусу внутреннего проводника коаксиальной линии.Distinctive features are significant, as they allow to achieve the task and get a technical effect. The design of the proposed transition is simpler than that of the prototype, since it uses a coaxial single-stage coaxial pathogen and there is no short-circuit loop. The size of the capacitive gap formed by a metal rib and one of the walls of the waveguide is approximately two times larger, and the overall dimensions are 1.3 times smaller than that of the prototype due to the T-shaped metal rib. The SWR values of no worse than 1.2 near the operating frequency of 2.45 GHz are ensured by placing the inductive pin at a distance of 0.8677L from the short-circuited end of the waveguide and choosing the radius of the inductive pin not equal to the radius of the inner conductor of the coaxial line.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлена трехмерная конфигурация коаксиально-волноводного перехода. На фиг.2 показано сечение перехода в плоскости XY в месте стыка внутреннего проводника коаксиальной линии, индуктивного штыря и металлического ребра волновода.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 presents a three-dimensional configuration of a coaxial waveguide transition. Figure 2 shows the cross section of the transition in the XY plane at the junction of the inner conductor of the coaxial line, the inductive pin and the metal edge of the waveguide.

Заявляемый уголковый коаксиально-волноводный переход состоит из короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода 1 с металлическим ребром Т-образной формы 2, соединенного индуктивным штырем 3 с 50-омной коаксиальной линией, имеющей внутренний проводник 4, радиус которого не равен радиусу индуктивного штыря 3. Внутренний проводник 4 и внешний проводник 5 коаксиальной линии имеют соосное пространственное расположение. Индуктивный штырь 3 размещается на расстоянии 0.8677L, от короткозамкнутого конца волновода 1. Индуктивный штырь 3 размещается параллельно силовым линиям в максимуме электрического поля доминантной волны ПВТР, что дает возможность, так же как и в прототипе, трансформировать ТЕМ-волну коаксиальной линии в основную волну волновода сложной формы.The inventive angular coaxial waveguide transition consists of a short-circuited segment of a rectangular waveguide 1 with a metal edge of a T-shaped 2 connected by an inductive pin 3 with a 50-ohm coaxial line having an inner conductor 4 whose radius is not equal to the radius of the inductive pin 3. Inner conductor 4 and the outer conductor 5 of the coaxial line have a coaxial spatial arrangement. The inductive pin 3 is placed at a distance of 0.8677L from the short-circuited end of the waveguide 1. The inductive pin 3 is placed parallel to the power lines at the maximum of the electric field of the dominant PVTR wave, which makes it possible, as in the prototype, to transform the TEM wave of the coaxial line into the main wave waveguide of complex shape.

Исследования электродинамических характеристик данного перехода, проведенные с помощью трехмерной численной модели на методе конечных элементов, показали, что выбранный профиль ПВТР обеспечивает более низкое волновое сопротивление, чем ПВ, а конструктивные параметры: q/L=0.8677; r2/r1=0.493; b/a=0.5; L/a=1.5; t/a=0.4; d/b=0.633, где а - размер широкой стенки волновода 1; b - размер узкой стенки волновода 1; t - ширина металлического ребра 2; d - расстояние от металлического ребра 2 до широкой стенки волновода 1; L - длина перехода 1; r1 - радиус внутреннего проводника 4 коаксиальной линии; r2 - радиус индуктивного штыря 3 (фиг.1, 2) обеспечивают КСВ<1.2 в узком частотном диапазоне 2.44÷2.46 ГГц. Коаксиально-волноводный переход уголкового типа (фиг.1) позволяет осуществлять согласование ПВТР и стандартных 50-омных коаксиальных линий передачи с размерами: R=3.5 мм, r1=1.52 мм (первый вариант); R=1.75 мм, r1=0.76 мм (второй вариант), где R - радиус внешнего проводника 5 коаксиальной линии. Снижение габаритных размеров волноводного узла на рабочей частоте 2.45 ГГц достигается за счет уменьшения критической частоты доминантной волны ПВТР по сравнению с ПВ [2]. При этом он обеспечивает наилучшее согласование двух разнотипных линий передачи (ПВТР и коаксиал) в узком частотном диапазоне 2.44÷2.46 ГГц.Investigations of the electrodynamic characteristics of this transition, carried out using a three-dimensional numerical model using the finite element method, showed that the selected profile of the thermal expansion joint provides a lower wave impedance than the primary shock wave, and the design parameters are: q / L = 0.8677; r 2 / r 1 = 0.493; b / a = 0.5; L / a = 1.5; t / a = 0.4; d / b = 0.633, where a is the size of the wide wall of waveguide 1; b is the size of the narrow wall of the waveguide 1; t is the width of the metal ribs 2; d is the distance from the metal ribs 2 to the wide wall of the waveguide 1; L is the transition length 1; r 1 is the radius of the inner conductor 4 of the coaxial line; r 2 - the radius of the inductive pin 3 (figure 1, 2) provide an SWR <1.2 in a narrow frequency range of 2.44 ÷ 2.46 GHz. The angular-type coaxial-waveguide transition (Fig. 1) allows matching of the PVTR and standard 50-ohm coaxial transmission lines with dimensions: R = 3.5 mm, r 1 = 1.52 mm (first option); R = 1.75 mm, r 1 = 0.76 mm (second option), where R is the radius of the outer conductor 5 of the coaxial line. The overall dimensions of the waveguide assembly at a working frequency of 2.45 GHz are reduced by reducing the critical frequency of the dominant PVTR wave as compared to the PV [2]. At the same time, it ensures the best matching of two different types of transmission lines (PVTR and coaxial) in a narrow frequency range of 2.44 ÷ 2.46 GHz.

Примером конкретного применения данного перехода является СВЧ камера лабораторного анализа для научных исследований процессов взаимодействия электромагнитного излучения частотой 2.45 ГГц с жидкими веществами, выполненная на ПВТР, в которой с помощью уголкового перехода возбуждается доминантная волна квази-H1.An example of a specific application of this transition is a laboratory analysis microwave chamber for scientific research of the processes of interaction of electromagnetic radiation with a frequency of 2.45 GHz with liquid substances, performed on a PCR, in which a dominant quasi-H 1 wave is excited using an angular transition.

ЛитератураLiterature

1. Labay V.A., Bornemann J. An integrated T-septum waveguide diplexer for compact front-end applications. // IEEE MTT Symposium Digest. 1993. P.463-466.1. Labay V.A., Bornemann J. An integrated T-septum waveguide diplexer for compact front-end applications. // IEEE MTT Symposium Digest. 1993. P. 463-466.

2. Коломейцев В.А., Яковлев В.В. Плавные переходы для согласования прямоугольного волновода и прямоугольного волновода с Т-ребром. // Радиотехника. 1991. №2. С.86-90.2. Kolomeitsev V.A., Yakovlev V.V. Smooth transitions for matching a rectangular waveguide and a rectangular waveguide with a T-edge. // Radio engineering. 1991. No2. S.86-90.

3. Bornemann J., Arndt F. Modal-S-matrix design of optimum stepped ridged and finned waveguide transformers. // IEEE Trans. 1987. Vol. MTT-35. N6. P.561-567.3. Bornemann J., Arndt F. Modal-S-matrix design of optimum stepped ridged and finned waveguide transformers. // IEEE Trans. 1987. Vol. MTT-35. N6. P.561-567.

4. Волноводы сложных сечений / Г.Ф. Заргано, В.П. Ляпин, B.C. Михалевский и др. - М.: Радио и связь, 1986. - 124 с.4. Waveguides of complex sections / G.F. Zargano, V.P. Lyapin, B.C. Mikhalevsky and others. - M .: Radio and communications, 1986. - 124 p.

Claims (1)

Коаксиально-волноводный переход уголкового типа, с рабочей частотой 2,45 ГТц, состоящий из короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода с металлическим ребром, соединенного с помощью индуктивного штыря с 50-омной коаксиальной линией, отличающийся тем, что металлическое ребро Т-образной формы состыковано с отрезком коаксиальной линии под прямым углом на расстоянии от короткозамкнутого конца волновода равном 0,8677L, где L - длина коаксиально-волноводного перехода, причем конструкция перехода выполнена одноступенчатой, внешний и внутренний проводники коаксиальной линии расположены соосно, а радиусы внутреннего проводника коаксиальной линии и индуктивного штыря не равны между собой.Angular-type coaxial waveguide transition, with an operating frequency of 2.45 GTZ, consisting of a short-circuited segment of a rectangular waveguide with a metal rib connected using an inductive pin with a 50-ohm coaxial line, characterized in that the T-shaped metal rib is connected to the segment the coaxial line at a right angle at a distance from the short-circuited end of the waveguide equal to 0.8677L, where L is the length of the coaxial waveguide transition, and the transition design is single-stage, external and internal The coaxial line conductors are aligned, and the radii of the coaxial line inner conductor and the inductive pin are not equal to each other.
RU2006113954/09A 2006-04-24 2006-04-24 Narrowband angled waveguide-to-radio adapter RU2325017C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006113954/09A RU2325017C2 (en) 2006-04-24 2006-04-24 Narrowband angled waveguide-to-radio adapter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006113954/09A RU2325017C2 (en) 2006-04-24 2006-04-24 Narrowband angled waveguide-to-radio adapter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006113954A RU2006113954A (en) 2007-10-27
RU2325017C2 true RU2325017C2 (en) 2008-05-20

Family

ID=38955595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006113954/09A RU2325017C2 (en) 2006-04-24 2006-04-24 Narrowband angled waveguide-to-radio adapter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2325017C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464676C1 (en) * 2011-08-17 2012-10-20 Федеральное государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт "Специализированные вычислительные устройства защиты и автоматика" Miniature coaxial-waveguide transition
RU2678924C1 (en) * 2018-03-16 2019-02-04 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "НИКА-СВЧ" Coaxial coaxial-to-waveguide transducer of high-level power
RU228302U1 (en) * 2024-04-09 2024-08-22 Акционерное общество "Микроволновые системы" TRANSITION FOR MICROWAVE COAXIAL-COPLANAR MEASURING DEVICE

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЗАРГАНО Г.Ф. и др., Волноводы сложных сечений, Москва, Радио и связь, 1986, с.124. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464676C1 (en) * 2011-08-17 2012-10-20 Федеральное государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт "Специализированные вычислительные устройства защиты и автоматика" Miniature coaxial-waveguide transition
RU2678924C1 (en) * 2018-03-16 2019-02-04 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "НИКА-СВЧ" Coaxial coaxial-to-waveguide transducer of high-level power
RU228302U1 (en) * 2024-04-09 2024-08-22 Акционерное общество "Микроволновые системы" TRANSITION FOR MICROWAVE COAXIAL-COPLANAR MEASURING DEVICE

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006113954A (en) 2007-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. The art of power dividing: A review for state-of-the-art planar power dividers
Guo et al. A waveguide magic-T with coplanar arms for high-power solid-state power combining
Liu et al. Half-mode substrate integrated waveguide (HMSIW) double-slot coupler
Wang et al. A tri-band impedance transformer using stubbed coupling line
Jing et al. Waveguide-to-microstrip antipodal finline transition at W band
Kazemi et al. Design of a wide band eight-way compact SIW power combiner fed by a low loss GCPW-to-SIW transition
Han et al. Compact ultra-wideband bandpass filter using stub-loaded resonator
RU2325017C2 (en) Narrowband angled waveguide-to-radio adapter
Abbosh et al. Ultra-wideband bandpass filters using broadside-coupled microstrip–coplanar waveguide
Liu et al. Half mode substrate integrated waveguide (HMSIW) multi-way power divider
Zhou et al. A modified UWB Wilkinson power divider using delta stub
Zhang et al. Quadri-folded substrate integrated waveguide cavity and its miniaturized bandpass filter applications
Bochra et al. Analysis of S band substrate integrated waveguide power divider, circulator and coupler
Khalaj-Amirhosseini et al. To optimally design microstrip nonuniform transmission lines as lowpass filters
Gupta et al. High impedance transforming dual-band balun with isolation and output ports matching
Tikhov et al. Compact broadband transition from double-ridge waveguide to coaxial line
Dehdasht-Heydari et al. Efficient and accurate analysis of a substrate integrated waveguide (SIW) rat-race coupler excited by four U-shape slot-coupled transitions
Chen et al. Directional coupler using multi-stage coupled structure theory
Sarhan et al. Broadband radial waveguide power combiner with improved isolation among adjacent output ports
Abdel-Wahab et al. H-plane metallic RWG-to-SIW transition using aperture coupling
Sun et al. A Low-loss CPW-DWG-CPW Transition
Zhang et al. Directional couplers based on substrate integrated waveguide
CN115036657B (en) Variable frequency combined ceramic window structure and method for changing frequency of existing ceramic window
Imeci et al. Center-Slotted Wideband Hybrid 10 dB Coupler
Xiao et al. A full Ka-band half height waveguide to microstrip transition

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120425