RU2402843C1 - Волноводный переход - Google Patents
Волноводный переход Download PDFInfo
- Publication number
- RU2402843C1 RU2402843C1 RU2009142841/07A RU2009142841A RU2402843C1 RU 2402843 C1 RU2402843 C1 RU 2402843C1 RU 2009142841/07 A RU2009142841/07 A RU 2009142841/07A RU 2009142841 A RU2009142841 A RU 2009142841A RU 2402843 C1 RU2402843 C1 RU 2402843C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- transmission line
- line
- dielectric plate
- waveguide transition
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Waveguides (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике СВЧ, а именно к волноводным переходам, служащим для передачи электромагнитных волн из волновода в волноводную линию передачи сверхвысокочастотных сигналов (свч) и обратно. Заявленный волноводный переход содержит волновод, линию передачи свч и диэлектрическую пластину, при этом волновод соединен с линией передачи свч, выбранной из группы, включающей полосковую, микрополосковую, щелевую или двухпроводную линию, соединенной с волноводом вдоль его оси; при этом линия передачи имеет U-образньй изгиб, посредством которого линия передачи соединена с короткозамкнутым шлейфом, образованным из линии передачи, один конец которой замкнут на стенку полоскового короткозамкнутого шлейфа, причем отрезок линии передачи образует участок линии, под которым параллельно U-образной плоскости изгиба установлена диэлектрическая пластина и в котором за счет несимметричности поля поперечная электромагнитная волна трансформируется в магнитную волну и наоборот. Снижение потерь в волноводе, упрощение конструкции с уменьшением ее габаритов является техническим результатом изобретения. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к технике СВЧ, а именно к волноводным переходам, служащим для передачи электромагнитных волн из волновода в волноводную линию передачи сверхвысокочастотных сигналов и обратно, и может применяться в антенных решетках, а также в различных коммуникационных устройствах, разного рода передатчиках и приемниках, таких как:
- радиолокационные станции обнаружения и сопровождения цели;
- базовые станции сотовой связи;
- телевизионные и коммуникационные спутниковые системы.
Из уровня техники известен волноводный переход, описанный в патенте США №5,559,480 [1], который состоит из прямоугольного волновода, в который входит на 0,4λ симметричная полосковая линия, закороченная на землю проводящим штырем. Согласование волноводов обеспечивается выбором длины закороченного участка полосковой линии в прямоугольном волноводе. Как следствие, длина согласующего элемента составляет 0,5λ, при этом на 35% используемой полосы частот наблюдаются потери, достигающие значения в 1dB.
Наиболее близким к заявленному изобретению является волноводный переход, описанный в патенте США №4,716,386 [2] и реализуемый путем установки полосковой линии в прямоугольном волноводе через его широкую стенку. Для согласования перехода используют короткозамкнутый четвертьволновой участок волновода, что увеличивает габариты устройства и ограничивает возможность его установки в линейный излучатель решетки. Данный волноводный переход выбран в качестве прототипа заявленного изобретения.
Недостатки описанных выше переходов аналога и прототипа заключаются в следующем:
- габаритные размеры переходов не позволяют строить компактные антенные решетки. В этом случае волноводный переход аналога, имеет длинный участок трансформатора, равный половине длины волны на рабочей частоте, что приводит к увеличению габаритных размеров перехода;
- сложность в согласовании волноводного перехода. Согласование волноводного перехода аналога осуществляют путем выбора определенной длины полоски, расположенной в волноводе;
- согласующий участок волновода. В волноводном переходе прототипа для согласования перехода используют короткозамкнутый четвертьволновый отрезок волновода, что увеличивает габариты волноводного перехода.
Анализ различных известных полосково-волноводных переходов показывает, что они не обеспечивают требуемых характеристик при минимальных габаритах.
Различные типы волноводных переходов имеют неудовлетворительные характеристики с точки зрения потерь в волноводе, сложную конструкцию и большие габариты, соразмерные с длиной волны.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание волноводного перехода с упрощенной конструкцией, с уменьшенными габаритами, с уменьшенными потерями и с уменьшенной стоимостью изготовления.
Поставленная задача решена путем создания волноводного перехода, содержащего волновод, линию передачи сверхвысокочастотных сигналов и диэлектрическую пластину, отличающегося тем, что волновод состоит из полосковой линии, соединенной с волноводом вдоль его оси, при этом полосковая линия имеет U-образный изгиб, посредством которого полосковая линия соединена с короткозамкнутым шлейфом, образованным из полосковой линии, один конец которой замкнут на стенку полоскового короткозамкнутого шлейфа, причем отрезок полосковой линии в волноводе образует участок линии, выполненный с возможностью преобразования (трансформации) поперечной электромагнитной волны (Т-волны) в магнитную волну (Н-волну) и наоборот.
Иными словами, линия передачи сверхвысокочастотных сигналов имеет U-образную форму и состоит из расположенных последовательно входного отрезка, отрезка с U-образным изгибом и короткозамкнутого отрезка, при этом отрезок с U-образным изгибом линии передачи сверхвысокочастотных сигналов расположен внутри трансформирующего отрезка волновода и образует вместе с ним трансформатор волны, а диэлектрическая пластина расположена в поле трансформатора волны и выполнена с возможностью преобразования электромагнитной волны (Т-волны) в магнитную волну (Н-волну) или обратно.
Для функционирования волноводного перехода важно, чтобы линия передачи сверхвысокочастотных сигналов была выбрана из набора линий передачи сверхвысокочастотных сигналов, содержащего полосковую (микрополосковую) линию, коаксиальную линию, щелевую линию и двухпроводную линию.
Для функционирования волноводного перехода важно, чтобы полосковая линия была симметричной.
Для функционирования волноводного перехода важно, чтобы полосковая линия была несимметричной.
Для функционирования волноводного перехода важно, чтобы полосковая линия была копланарной.
Для функционирования волноводного перехода важно, чтобы диэлектрическая пластина была расположена под трансформатором волны.
Для функционирования волноводного перехода важно, чтобы диэлектрическая пластина была расположена под трансформатором волны параллельно плоскости U-образного изгиба линии передачи сверхвысокочастотных сигналов.
Для функционирования волноводного перехода важно, чтобы волновод имел форму, выбранную из набора форм, содержащего круглую форму, прямоугольную форму и эллиптическую форму.
Для функционирования волноводного перехода важно, чтобы короткозамкнутая часть линии передачи сверхвысокочастотных сигналов была выполнена в виде короткозамкнутого шлейфа.
Таким образом, заявляемое техническое решение устраняет недостатки, присущие прототипу, за счет совмещения волновода с линией передачи сверхвысокочастотных сигналов и согласования их при помощи трансформатора определенной конфигурации, содержащего диэлектрическую пластину.
Для лучшего понимания заявленного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими чертежами.
Фиг.1. Схема волноводного перехода в изометрической проекции согласно изобретению.
Фиг.2 - вид 2.1 - Схема волноводного перехода вид сверху согласно изобретению.
- вид 2.2 - Схема волноводного перехода вид сбоку согласно изобретению.
1 - полосковая линия;
2 - прямоугольный волновод;
3 - диэлектрическая пластина;
4 - полосковый короткозамкнутый шлейф;
5 - трансформатор волны;
6 - стенка полоскового короткозамкнутого шлейфа.
На Фиг.1, 2 (2.1 и 2.2) показан пример выполнения варианта конструкции заявленного волноводного перехода, полученного путем соединения полосковой линии 1 (с размерами d=0,004λ, с=0,1λ, е=0,24λ и b=0,08λ) и прямоугольного волновода 2 (с размерами а=0,62λ и b=0,08λ) вдоль его оси. Трансформатор волны 5 представляет собой U-образный изгиб полосковой линии длиной k=0,11λ, шириной i=0,36λ и соединяет полосковую линию 1 с короткозамкнутым шлейфом 4, образованным из полосковой линии, один конец которой замкнут на стенку 6. Отрезок полосковой линии в волноводе образует участок линии, в которой трансформируется поперечная электромагнитная волна (Т-волна) в магнитную волну (Н-волну) и наоборот. Дня возбуждения Н-волны и наоборот устанавливается диэлектрическая пластина 3 с проницаемостью ε=2,1, размерами f=0,2λ, g=0,22λ и n=0,04λ. Для согласования трансформатора и уменьшения потерь на трансформацию выбирается длина участка l=0,26λ полосковой линии, соединенной с землей через стенку 6.
Вместо полосковой линии может выступать любая другая линия с основным типом волны, подобной Т-волне (копланарная, микрополосковая, щелевая, коаксиальная линия и т.п.). Вместо прямоугольного волновода может выступать любой другой полый волновод с основным типом волны подобной Н-волне (круглый, квадратный, эллиптический, Н-образный волноводы и т.п.).
Волноводный переход, показанный на Фиг.1, 2 (вид 2.1 и 2.2), функционирует следующим образом. Электромагнитная волна, приходящая со входа А, по симметричной полосковой линии 1 попадает на трансформатор 5, где одна половина поля входит в диэлектрическую пластину 3 с диэлектрической проницаемостью ε=2,1, а другая половина поля входит в воздух и тем самым образуется несимметричность поля.
Эта несимметричность поля позволяет возбуждаться Н-волне в прямоугольном волноводе 2, которая выходит через вход Б. Для уменьшения отражений от трансформатора 5 обратно на вход А симметричной полосковой линии его нагружают короткозамкнутым шлейфом 4, который гасит волну. Установка диэлектрической пластинки 3 в трансформаторе 5 позволяет обеспечить необходимый импеданс при неизменных габаритах волновода 2. Переход является взаимным и может трансформировать волну со входа Б на вход А. Такая конструкция перехода обеспечивает минимальные потери и хороший уровень согласования.
Все компоненты заявленного изобретения имеют простую форму и могут быть выполнены из любых проводящих и диэлектрических материалов. Это позволяет сделать процесс массового производства простым и дешевым.
Благодаря компактным размерам данное устройство удачно подходит для применения в антенной решетке. Использование этого устройства позволяет обеспечить плотную упаковку излучающих элементов и минимизировать парусность антенной решетки.
Следует отметить, что приведенный выше вариант выполнения изобретения был изложен исключительно с целью иллюстрации настоящего изобретения, и специалистам должно быть ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла настоящего изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.
Claims (7)
1. Волноводный переход, содержащий волновод, линию передачи сверхвысокочастотных сигналов и диэлектрическую пластину, отличающийся тем, что волновод соединен с линией передачи сверхвысокочастотных (СВЧ) сигналов, выбранной из группы, включающей полосковую, микрополосковую, коаксиальную, щелевую или двухпроводную линию, расположенной вдоль его оси, при этом линия передачи имеет U-образный изгиб, посредством которого линия передачи соединена с короткозамкнутым шлейфом, образованным из линии передачи, один конец которой замкнут на стенку короткозамкнутого шлейфа, причем отрезок линии передачи в волноводе образует участок линии, под которым параллельно U-образной плоскости изгиба установлена диэлектрическая пластина, и в котором за счет несимметричности поля поперечная электромагнитная ТЕМ волна трансформируется в магнитную волну Н и наоборот.
2. Волноводный переход по п.1, отличающийся тем, что несимметричность поля образуется за счет того, что одна половина поля входит в диэлектрическую пластину, а другая половина поля входит в воздух.
3. Волноводный переход по п.1, отличающийся тем, что линия передачи СВЧ-сигналов выполнена симметрично оси волновода.
4. Волноводный переход по п.1, отличающийся тем, что линия передачи СВЧ-сигналов выполнена как несимметричная линия оси волновода.
5. Волноводный переход по п.1, отличающийся тем, что микрополосковая линия выполнена как копланарная линия.
6. Волноводный переход по п.1, отличающийся тем, что диэлектрическая пластина расположена под участком линии, выполняющим трансформацию волны.
7. Волноводный переход по п.1, отличающийся тем, что волновод имеет форму, выбранную из набора форм, содержащего круглую форму, прямоугольную форму и эллиптическую форму.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009142841/07A RU2402843C1 (ru) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | Волноводный переход |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009142841/07A RU2402843C1 (ru) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | Волноводный переход |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2402843C1 true RU2402843C1 (ru) | 2010-10-27 |
Family
ID=44042380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009142841/07A RU2402843C1 (ru) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | Волноводный переход |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2402843C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU189258U1 (ru) * | 2019-03-06 | 2019-05-17 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Коаксиально-волноводный переход |
RU199513U1 (ru) * | 2020-03-20 | 2020-09-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") | Двойной широкополосный объемный полосково-щелевой переход с развязывающей щелью |
RU2735366C1 (ru) * | 2020-02-05 | 2020-10-30 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" | Соосный переход с симметричного полоска на волновод прямоугольного сечения |
-
2009
- 2009-11-20 RU RU2009142841/07A patent/RU2402843C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU189258U1 (ru) * | 2019-03-06 | 2019-05-17 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Коаксиально-волноводный переход |
RU2735366C1 (ru) * | 2020-02-05 | 2020-10-30 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" | Соосный переход с симметричного полоска на волновод прямоугольного сечения |
RU199513U1 (ru) * | 2020-03-20 | 2020-09-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") | Двойной широкополосный объемный полосково-щелевой переход с развязывающей щелью |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8228258B2 (en) | Multi-port antenna | |
Djerafi et al. | Corrugated substrate integrated waveguide (SIW) antipodal linearly tapered slot antenna array fed by quasi-triangular power divider | |
US20090309672A1 (en) | Ultra-wideband/dualband broadside-coupled coplanar stripline balun | |
Tehrani et al. | Multifrequency operation of microstrip-fed slot-ring antennas on thin low-dielectric permittivity substrates | |
WO2002047205A1 (en) | Device for the reception and/or the transmission of multibeam signals | |
CN107394365B (zh) | 陷波可重构的超宽带差分天线 | |
US4573056A (en) | Dipole radiator excited by a shielded slot line | |
CN103367918A (zh) | 一种基于准表面等离子体波导的频率扫描阵列天线 | |
US4199764A (en) | Dual band combiner for horn antenna | |
Yang et al. | A novel miniaturized frequency selective surface with excellent center frequency stability | |
RU2402843C1 (ru) | Волноводный переход | |
Zheng et al. | Leaky-wave structures and techniques for integrated front-end antenna systems | |
US7982681B2 (en) | Leaky-wave dual-antenna system | |
Huang et al. | A wide-band dual-polarized frequency-reconfigurable slot-ring antenna element using a diagonal feeding method for array design | |
CN217281205U (zh) | 天线组件和车辆雷达 | |
Hua et al. | CPW-fed printed antenna array with conical beam | |
Machac et al. | A dual band SIW leaky wave antenna | |
Wei et al. | A Balanced Filtering Antenna Array With High Gain, Steep Selectivity, and Multi-Radiation Nulls Parallel-Fed by Differential Broadband Network | |
Hongjian et al. | Multi‐frequency dual polarisation radiometer common aperture antenna feeding system | |
JP2014222831A (ja) | マルチビームアンテナ用給電回路およびそれを備えるマルチビームアンテナ | |
Cifola et al. | Common-mode rejection in a connected array of dipoles with inherent frequency selectivity properties | |
Cifola et al. | Compact design of a planar filtering antenna array including a frequency selective common-mode rejection module | |
Qing-Yi et al. | A Fabry-Pérot Cavity Antenna for Millimeter-Wave Application | |
Sakakibara et al. | A slotted waveguide array using reflection-cancelling slot pairs | |
US6885351B1 (en) | Antenna |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181121 |