RU2494501C1 - Out-of-limit waveguide load - Google Patents

Out-of-limit waveguide load Download PDF

Info

Publication number
RU2494501C1
RU2494501C1 RU2012100180/08A RU2012100180A RU2494501C1 RU 2494501 C1 RU2494501 C1 RU 2494501C1 RU 2012100180/08 A RU2012100180/08 A RU 2012100180/08A RU 2012100180 A RU2012100180 A RU 2012100180A RU 2494501 C1 RU2494501 C1 RU 2494501C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
waveguide
load
limit
rectangular waveguide
dielectric
Prior art date
Application number
RU2012100180/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012100180A (en
Inventor
Антон Максимович Ермаков
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
Priority to RU2012100180/08A priority Critical patent/RU2494501C1/en
Publication of RU2012100180A publication Critical patent/RU2012100180A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2494501C1 publication Critical patent/RU2494501C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Waveguides (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: out-of-limit waveguide load consists of a section of a rectangular waveguide with length of at least 2/5 of the wavelength at the highest frequency of the operating frequency band and a short-circuiting wall and is used in dielectric-filled waveguide channels. The out-of-limit waveguide load is used to reflect TE modes while maintaining phase and amplitude owing to the effect of coherent reflection of waves inside the section of the out-of-limit rectangular waveguide.
EFFECT: providing complete coherent wave reflection by a load in a wide band in dielectric-filled rectangular waveguide channels.
4 dwg

Description

Изобретение относится к области сверхвысокочастотной (СВЧ) радиотехники и может быть использовано в волноводной измерительной, антенной технике, приемных и передающих устройствах СВЧ.The invention relates to the field of microwave (microwave) radio engineering and can be used in waveguide measuring, antenna technology, receiving and transmitting microwave devices.

Известна конструкция короткозамыкающей волноводной нагрузки на волноводе прямоугольного сечения [И.В. Лебедев. Техника и приборы СВЧ, 1970], взятая за прототип. Эта нагрузка представляет собой отрезок прямоугольного волновода, завершающийся короткозамыкающей стенкой с одной из сторон. Расстояние от открытой части волноводного канала до стенки часто выбирается равным четверти длины волны в волноводном тракте, что необходимо в согласовании различных СВЧ устройств. Такой тип нагрузки используется для получения в тракте волны идентичной с исходной по амплитуде и фазе, но противоположной по направлению. Этот прототип имеет следующий недостаток: фаза отраженной волны идентична исходной только в одной точке полосы частот волноводного тракта, что приводит к ограничению рабочей полосы частот до 10-20%.A known design of a short-circuit waveguide load on a waveguide of rectangular cross section [I.V. Lebedev. Microwave engineering and instruments, 1970], taken as a prototype. This load is a segment of a rectangular waveguide ending with a short-circuit wall on one side. The distance from the open part of the waveguide channel to the wall is often chosen to be equal to a quarter of the wavelength in the waveguide path, which is necessary in matching various microwave devices. This type of load is used to obtain waves in the path that are identical to the original in amplitude and phase, but opposite in direction. This prototype has the following drawback: the phase of the reflected wave is identical to the initial one only at one point in the frequency band of the waveguide path, which leads to the limitation of the working frequency band to 10-20%.

Целью изобретения является реализация полного синфазного отражения волны нагрузкой в широкой полосе частот (до 66%) в прямоугольных волноводных трактах с диэлектрическим заполнением.The aim of the invention is the implementation of full in-phase reflection of a wave by a load in a wide frequency band (up to 66%) in rectangular waveguide paths with dielectric filling.

Для достижения указанной цели предлагается запредельная волноводная нагрузка (ЗВН), состоящая из отрезка прямоугольного волновода и короткозамыкающей стенки.To achieve this goal, a transverse waveguide load (ZVN) is proposed, consisting of a segment of a rectangular waveguide and a short-circuit wall.

Согласно изобретению, нагрузка используется в волноводных трактах с диэлектрическим заполнением, отрезок волновода выполнен запредельным и имеет длину не менее 2/5 длины волны на наивысшей частоте рабочей полосы частот.According to the invention, the load is used in waveguide paths with dielectric filling, the length of the waveguide is extraordinary and has a length of at least 2/5 of the wavelength at the highest frequency of the working frequency band.

Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемой запредельной волноводной нагрузки из литературы неизвестны, поэтому она соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.The combination of distinctive features and properties of the proposed transcendental waveguide load from the literature are unknown, therefore, it meets the criteria of novelty and inventive step.

На фиг.1 показана структурная схема устройства.Figure 1 shows the structural diagram of the device.

На фиг.2 показаны возможные схемы подключения нагрузки к волноводному тракту с диэлектрическим заполнением.Figure 2 shows possible schemes for connecting the load to the waveguide path with dielectric filling.

На фиг.1 изображены: отрезок запредельного прямоугольного волновода (1) длиной а и котороткозамыкающая стенка (2).Figure 1 shows: a segment of a transverse rectangular waveguide (1) of length a and a short-circuiting wall (2).

Цель достигается благодаря полному синфазному отражению попадающей в ЗВН волны в объеме отрезка запредельного волновода (1) длиной а не менее 2/5 длины волны на наивысшей частоте рабочей полосы частот. Незначительные не отраженные запредельным волноводом (1) остатки энергии отражаются короткозамыкающей стенкой (2) во избежание утечек энергии из тракта.The goal is achieved due to the total in-phase reflection of the wave entering the ZVN in the volume of the segment of the transcendent waveguide (1) with a length of at least 2/5 of the wavelength at the highest frequency of the working frequency band. Minor energy residues not reflected by the transverse waveguide (1) are reflected by a short-circuiting wall (2) in order to avoid energy leakage from the path.

Принцип работы устройства заключается в отражении входной TE волны в объеме отрезка запредельного волновода (1). Для работы данной нагрузки используется волна H10, распространяющаяся в прямоугольном волноводе с диэлектрической постоянной среды, большей, чем в ЗВН, сечения идентичного сечению ЗВН. Длина нагрузки обусловлена принципом отражения волны в объеме запредельного волновода.The principle of operation of the device is to reflect the input TE wave in the volume of the segment of the transcendental waveguide (1). For the operation of this load, the wave H10 is used, propagating in a rectangular waveguide with a dielectric constant of a medium larger than that in the ZVN, with a cross section identical to the section of the ZVN. The load length is due to the principle of reflection of the wave in the volume of the transcendental waveguide.

Широкая полоса частот устройства обеспечивается тем, что отражение в объеме запредельного волновода почти не зависит от частоты. Согласно уравнениям Максвелла [И.В.Лебедев. Техника и приборы СВЧ. 1970], волну в прямоугольном волноводе, опуская множитель e-j(ωt-βz), можно разложить на составляющие:A wide frequency band of the device is ensured by the fact that the reflection in the volume of the transcendental waveguide is almost independent of frequency. According to Maxwell's equations [I.V. Lebedev. Microwave equipment and devices. 1970], a wave in a rectangular waveguide, omitting the factor e -j (ωt-βz) , can be decomposed into components:

{ E y = D ω π a sin ( π a x ) H x = D β π μ μ 0 a sin ( π a x ) , ( 1 ) H z = j D π 2 μ μ 0 a 2 cos ( π a x ) E x = H y = E z = 0

Figure 00000001
{ E y = - D ω π a sin ( π a x ) H x = D β π μ μ 0 a sin ( π a x ) , ( one ) H z = - j D π 2 μ μ 0 a 2 cos ( π a x ) E x = H y = E z = 0
Figure 00000001

где Ex, Ey, Ez - составляющие электрического поля в волноводном канале,where E x , E y , E z are the components of the electric field in the waveguide channel,

Hx, Hy, Hz - составляющие магнитного поля в волноводном канале,H x , H y , H z are the components of the magnetic field in the waveguide channel,

ω=2πf - круговая частота,ω = 2πf is the circular frequency,

β - продольное волновое число,β is the longitudinal wave number,

µ - магнитная постоянная среды,µ is the magnetic constant of the medium,

µ0 - магнитная постоянная вакуума,µ 0 is the magnetic constant of the vacuum,

a - ширина большей стенки сечения прямоугольного волноводного канала,a is the width of the larger wall section of a rectangular waveguide channel,

D - некоторая величина, в общем случае зависящая от мощности.D is a quantity, generally depending on power.

β 2 = k 2 π 2 ( m 2 a 2 + n 2 b 2 ) , k 2 = ω 2 ε ε 0 μ μ 0 , ( 2 )

Figure 00000002
β 2 = k 2 - π 2 ( m 2 a 2 + n 2 b 2 ) , k 2 = ω 2 ε ε 0 μ μ 0 , ( 2 )
Figure 00000002

где k - постоянная распространения волны,where k is the wave propagation constant,

ε - диэлектрическая постоянная среды,ε is the dielectric constant of the medium,

ε0 - диэлектрическая постоянная вакуума,ε 0 is the dielectric constant of the vacuum,

a - ширина широкой стенки сечения прямоугольного волноводного канала,a is the width of the wide wall section of a rectangular waveguide channel,

b - ширина узкой стенки волноводного канала,b is the width of the narrow wall of the waveguide channel,

m и n - целые числа Hmn, для волны H10-m=1, а n=0.m and n are integers H mn , for the wave H 10 -m = 1, and n = 0.

При переходе волны из входного тракта в объем отрезка запредельного прямоугольного волновода, согласно уравнению (2), значение β становится мнимым. В этом случае амплитуда Hx становится мнимой. Это рождает волну, идентичную по фазе и обратную по направлению.When a wave passes from the input path to the volume of a segment of a transcendent rectangular waveguide, according to equation (2), the value of β becomes imaginary. In this case, the amplitude H x becomes imaginary. This gives rise to a wave that is identical in phase and opposite in direction.

Фаза волны, отраженной от ЗВН, крайне слабо зависит от частоты в пределах рабочей полосы частот прямоугольного волноводного тракта с диэлектрическим заполнением. Это позволяет считать ЗВН слабо зависимой от частоты в пределах данной задачи.The phase of the wave reflected from the ZVN extremely weakly depends on the frequency within the working frequency band of a rectangular waveguide path with dielectric filling. This allows us to consider the ZVN weakly dependent on the frequency within this task.

Таким образом, изобретение обеспечивает увеличение рабочей полосы частот по сравнению с прототипом.Thus, the invention provides an increase in the working frequency band compared to the prototype.

На фиг.2 изображены возможные схемы подключения нагрузки: А - соосно входному волноводному тракту, Б - перпендикулярно входному волноводному тракту со стороны широкой стенки, В - перпендикулярно входному волноводному тракту со стороны узкой стенки, где ВТ - входной волноводный тракт с диэлектрическим заполнением, ЗВН - запредельная волноводная нагрузка.Figure 2 shows the possible load connection schemes: A - coaxial to the input waveguide path, B - perpendicular to the input waveguide path from the side of the wide wall, B - perpendicular to the input waveguide path from the side of the narrow wall, where VT is the input waveguide path with dielectric filling, ZVN - transcendental waveguide load.

Claims (1)

Запредельная волноводная нагрузка, состоящая из отрезка прямоугольного волновода и короткозамыкающей стенки, отличающаяся тем, что нагрузка используется в волноводных трактах с диэлектрическим заполнением, отрезок волновода выполнен запредельным и имеет длину не менее 2/5 длины волны на наивысшей частоте рабочей полосы частот. The transcendental waveguide load, consisting of a segment of a rectangular waveguide and a short-circuiting wall, characterized in that the load is used in waveguide paths with dielectric filling, the transducer segment is transcendental and has a length of at least 2/5 of the wavelength at the highest frequency of the working frequency band.
RU2012100180/08A 2012-01-10 2012-01-10 Out-of-limit waveguide load RU2494501C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012100180/08A RU2494501C1 (en) 2012-01-10 2012-01-10 Out-of-limit waveguide load

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012100180/08A RU2494501C1 (en) 2012-01-10 2012-01-10 Out-of-limit waveguide load

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012100180A RU2012100180A (en) 2013-07-20
RU2494501C1 true RU2494501C1 (en) 2013-09-27

Family

ID=48791423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012100180/08A RU2494501C1 (en) 2012-01-10 2012-01-10 Out-of-limit waveguide load

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2494501C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6087908A (en) * 1998-09-11 2000-07-11 Channel Master Llc Planar ortho-mode transducer
RU2225661C2 (en) * 2001-12-06 2004-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский электромеханический завод" "Купол" Waveguide power system for phased antenna array
EP1492191B1 (en) * 2002-04-02 2008-03-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Rotary joint
RU2357334C1 (en) * 2007-08-09 2009-05-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный московский завод "Салют" Waveguide band filter and method of manufacturing it
EP2273605A2 (en) * 2004-04-07 2011-01-12 Raytheon Company Compact balun for rejecting common mode electromagnetic fields

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6087908A (en) * 1998-09-11 2000-07-11 Channel Master Llc Planar ortho-mode transducer
RU2225661C2 (en) * 2001-12-06 2004-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский электромеханический завод" "Купол" Waveguide power system for phased antenna array
EP1492191B1 (en) * 2002-04-02 2008-03-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Rotary joint
EP2273605A2 (en) * 2004-04-07 2011-01-12 Raytheon Company Compact balun for rejecting common mode electromagnetic fields
RU2357334C1 (en) * 2007-08-09 2009-05-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный московский завод "Салют" Waveguide band filter and method of manufacturing it

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Под редакцией Н.Д. Девяткова. Техника и приборы СВЧ. Лебедев И.В., Техника СВЧ. - М.: Высшая школа, 1970. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012100180A (en) 2013-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8514034B2 (en) Radio frequency (RF) microwave components and subsystems using loaded ridge waveguide
US11621689B2 (en) Low-loss and wide-band acoustic delay lines using Z-cut lithium niobate piezoelectric thin films
JP3498597B2 (en) Dielectric line conversion structure, dielectric line device, directional coupler, high frequency circuit module, and transmission / reception device
Wang Non-reciprocity with time-varying transmission lines (TVTLs)
US5392008A (en) Orthomode transducer with side-port window
Tang et al. Silicon based THz antenna and filter with MEMS process
Surdin Directive couplers in wave guides
US2806138A (en) Wave guide frequency converter
RU2494501C1 (en) Out-of-limit waveguide load
Tischer Properties of the H-guide at microwave and millimetre-wave regions
Napoli et al. Foreshortening of microstrip open circuits on alumina substrates
RU2364997C1 (en) Directional coupler
Paul et al. Millimeter-wave passive components and six-port network analyzer in dielectric waveguide
EP1058335B1 (en) High-frequency circuit device and communication apparatus using the same
Morgan et al. Monolithic SAW convolvers using chirp transducers
RU2366043C1 (en) Dual waveguide t-joint
Berdnik et al. E-plane T-junction of rectangular waveguides with vibrator-slot coupling between arms
Valero-Nogueira et al. Practical derivation of slot equivalent admittance in periodic waveguides
US3263176A (en) Microwave frequency discriminator using a cavity resonator
Zhao et al. Investigation of electromagnetic field transmission characteristics of rectangular waveguides
RU2819024C1 (en) Waveguide directional coupler
RU2551822C2 (en) Waveguide attenuator
Ryan Control of microwave interference
Penkin et al. Analysis of resonant characteristics of E-and H-plane waveguide junctions with local dielectric inclusions
Berdnik et al. General Resonance Condition for Waveguide Junctions with Natural Dielectric Inserts

Legal Events

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

Effective date: 20180111