RU2557472C1 - Waveguide adapter from metal waveguide to dielectric waveguide - Google Patents
Waveguide adapter from metal waveguide to dielectric waveguide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2557472C1 RU2557472C1 RU2014101842/08A RU2014101842A RU2557472C1 RU 2557472 C1 RU2557472 C1 RU 2557472C1 RU 2014101842/08 A RU2014101842/08 A RU 2014101842/08A RU 2014101842 A RU2014101842 A RU 2014101842A RU 2557472 C1 RU2557472 C1 RU 2557472C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- cross
- section
- dielectric
- metal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике микроволнового диапазона и может быть использовано для возбуждения диэлектрических антенн, для соединения металлических волноводов приемо-передающей аппаратуры с диэлектрическими волноводами измерительных схем различного назначения.The invention relates to techniques in the microwave range and can be used to excite dielectric antennas, to connect metal waveguides of transceiver equipment with dielectric waveguides of measuring circuits for various purposes.
Известные принципы выполнения волноводных переходов основаны на обеспечении согласования волновых характеристик при переходе от одного типа волновода к другому.Known principles for performing waveguide transitions are based on ensuring the matching of wave characteristics during the transition from one type of waveguide to another.
Известен волноводный переход, в котором отрезок диэлектрического волновода (ДВ) с плавной клинообразной частью входит в металлический волновод равного поперечного сечения [1].A known waveguide transition in which a segment of a dielectric waveguide (DW) with a smooth wedge-shaped part enters a metal waveguide of equal cross-section [1].
Недостатками таких переходов являются плохое согласование волновых характеристик: достаточно высокие потери и высокий КСВн.The disadvantages of such transitions are poor matching of wave characteristics: rather high losses and high SWR.
Известен волноводный переход, в котором отрезок диэлектрического волновода с плавной клинообразной частью входит в металлический волновод равного поперечного сечения и на участок диэлектрического волновода длиной до двух длин волн от окончания металлического волновода нанесена полупроводящая пленка с переменным поверхностным сопротивлением [2].A waveguide transition is known in which a segment of a dielectric waveguide with a smooth wedge-shaped part enters a metal waveguide of equal cross section and a semiconductor film with a variable surface resistance is applied to a portion of a dielectric waveguide up to two wavelengths from the end of the metal waveguide [2].
Недостатками таких переходов являются достаточно высокие потери, паразитное излучение и невозможность получения стабильных волновых характеристик (КСВн, потерь) при перестыковке и нанесении полупроводящих пленок на диэлектрический волновод.The disadvantages of such transitions are rather high losses, spurious radiation and the impossibility of obtaining stable wave characteristics (SWR, loss) during reconfiguration and deposition of semiconducting films on a dielectric waveguide.
В значительной степени лишены этих недостатков волноводные переходы, в которых металлический волновод на выходном участке плавно переходит в рупор.The waveguide transitions, in which the metal waveguide at the output section smoothly passes into a horn, are largely devoid of these drawbacks.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является волноводный переход, в котором рупорный переход выполнен комбинированным - с плавным расширением боковых стенок металлического волновода до сечения, превышающего сечение диэлектрического волновода на несколько длин волн, а верхняя и нижняя стенки рупора выступают над боковыми стенками и прижаты к ДВ с помощью хомута. В результате в некоторых промежуточных сечениях волноводный переход является металлодиэлектрическим волноводом в виде двух параллельных металлических пластин с зажатым между ними диэлектрическим волноводом [3].The closest to the proposed invention by technical essence and the achieved result, selected as a prototype, is a waveguide transition in which the horn transition is combined - with a smooth expansion of the side walls of the metal waveguide to a section exceeding the cross section of the dielectric waveguide by several wavelengths, and the upper and the lower wall of the horn protrudes above the side walls and is pressed against the DW with a clamp. As a result, in some intermediate sections, the waveguide transition is a metal-dielectric waveguide in the form of two parallel metal plates with a dielectric waveguide sandwiched between them [3].
Недостатком такого волноводного перехода является отсутствие жесткой фиксации диэлектрического волновода в горизонтальной плоскости, что приводит к нестабильности характеристик волноводного перехода при перестыковках ДВ, недостаточной прочности конструкции при внешних механических воздействиях (удары, вибрации и т.п.) и сложности изготовления.The disadvantage of such a waveguide transition is the lack of rigid fixation of the dielectric waveguide in the horizontal plane, which leads to instability of the characteristics of the waveguide transition during rebounding of DWs, insufficient structural strength under external mechanical stresses (shock, vibration, etc.) and manufacturing complexity.
Техническим результатом предложенного изобретения является улучшение согласования волновых характеристик, повышение прочности конструкции и упрощение изготовления, стабильность волновых характеристик волноводного перехода при перестыковках ДВ.The technical result of the proposed invention is to improve the coordination of wave characteristics, increase the structural strength and simplify manufacturing, stability of the wave characteristics of the waveguide transition during reconstitution of the DW.
Указанный технический результат достигается тем, что в волноводном переходе от металлического волновода к диэлектрическому, содержащем клинообразный отрезок диэлектрического волновода и отрезок прямоугольного металлического волновода с рупором, отрезок прямоугольного металлического волновода выполнен с плавным изменением сечения от прямоугольного на входе волноводного перехода до крестообразного и последующим плавным изменением сечения до квадратного на входе рупора, а сечение диэлектрического волновода равно сечению вертикальной части крестообразного металлического волновода с плавным уменьшением сечения на участке прямоугольного металлического волновода от крестообразного до прямоугольного на входе волноводного перехода, причем волноводный переход с рупором выполнен из двух половин, разделенных поперек широкой стенки прямоугольного металлического волновода и жестко соединенных друг с другом.The specified technical result is achieved by the fact that in the waveguide transition from a metal to a dielectric waveguide containing a wedge-shaped segment of a dielectric waveguide and a segment of a rectangular metal waveguide with a horn, a segment of a rectangular metal waveguide is made with a smooth change in cross-section from a rectangular at the input of the waveguide transition to a cross-shaped one and subsequent smooth change section to square at the inlet of the horn, and the cross section of the dielectric waveguide is equal to the vertical section hydrochloric portion cruciform metal waveguide with smoothly decreasing cross section in the area of the rectangular metallic waveguide of rectangular cross-shaped to waveguide transition in the input, the waveguide junction with a mouthpiece made of two halves separated by a wall across a wide rectangular metallic waveguide and rigidly connected to each other.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими чертежами: на фиг.1 представлен эскиз конструкции волноводного перехода, на фиг.2 представлено сечение А-А, на фиг.3 представлено сечение Б-Б, на фиг.4 представлено сечение В-В, на фиг.5 представлено сечение Г-Г, на фиг.6 представлено сечение Д-Д.The invention is illustrated by the following drawings: figure 1 shows a sketch of the design of the waveguide transition, figure 2 shows a section aa, figure 3 shows a section bb, figure 4 shows a section bb, figure 5 a cross-section is shown G-G, figure 6 presents a cross-section DD.
Корпус 1 волноводного перехода выполнен из двух половин 2 и 3, в которых реализован металлический волновод переменного сечения. Половины 2 и 3 разделены поперек широкой стенки прямоугольного металлического волновода и жестко соединены друг с другом. В сечении А-А волноводный переход имеет фланец 4 для стыковки со стандартным прямоугольным металлическим волноводом и волноводный канал 5 того же сечения. Далее, от сечения Б-Б до сечения В-В металлический волновод прямоугольного сечения плавным изменением сечения (расширением) в одной плоскости переходит в волновод крестообразного сечения 6 протяженностью до сечения Г-Г, достаточной для жесткой фиксации отрезка диэлектрического волновода 7, полностью заполняющего вертикальную часть крестообразного волновода 6. От сечения Г-Г до выходного сечения Д-Д крестообразный волновод 6 плавно расширяется в двух плоскостях, изменяя сечение до квадратного на входе рупора 8 с раскрывом 9 на выходе волноводного перехода (сечение Д-Д).The housing 1 of the waveguide transition is made of two
Отрезок диэлектрического волновода 7 выполнен с клиновидным участком 10 от сечения А-А до сечения В-В. Одно из сечений 11 клиновидного участка 10 отрезка ДВ 7 показано в сечении Б-Б. Сечение диэлектрического волновода равно сечению вертикальной части крестообразного металлического волновода с плавным уменьшением сечения на участке прямоугольного металлического волновода от крестообразного до прямоугольного на входе волноводного перехода. Жесткая фиксация отрезка ДВ 7 в волноводном переходе обеспечивается соединением двух половин 2 и 3 корпуса волноводного перехода 1 с помощью штифтов 12 и накидной гайки 13.A section of the
Волноводный переход от металлического волновода к диэлектрическому работает следующим образом.The waveguide transition from a metal waveguide to a dielectric waveguide works as follows.
Основная волна Н10 металлического волновода прямоугольного сечения 5 по мере распространения по волноводу переменного сечения волноводного перехода переходит в волну крестообразного волновода 6, близкую по структуре волне Н10 прямоугольного волновода, при этом электрическое поле волны концентрируется в основном в отрезке ДВ 7, заполняющем вертикальную часть крестообразного волновода 6.The main wave H 10 of a metal waveguide of
Волноводы крестообразного сечения имеют более широкую рабочую полосу частот, более высокую критическую частоту основного типа колебаний (квази Н10-моды) [4], поэтому заполнение отрезком ДВ вертикальной части крестообразного волновода 6 не сдвигает критическую частоту основной волны Н10 при сохранении размеров (несмотря на диэлектрическое заполнение), обеспечивает широкополосность рабочих частот не хуже широкополосности прямоугольного волновода.Cross-section waveguides have a wider operating frequency band, a higher critical frequency of the main type of oscillation (quasi H 10 modes) [4], therefore filling the vertical part of the
Волна крестообразного волновода 6 благодаря концентрации в основном в вертикальном сечении (в сечении ДВ) эффективно переходит в основную волну НЕ11 ДВ по мере распространения в рупоре 8 волноводного перехода.The wave of the
Плавность изменения сечения волновода в предлагаемом волноводном переходе и клиновидный участок отрезка ДВ 7 обеспечивают малый уровень отражений в широкой полосе частот, а достаточно большие размеры раскрыва рупора на выходе волноводного перехода обеспечивают малый уровень потерь на излучение. Малые токи в стенках металлического волновода на горизонтальном участке крестообразного волновода обеспечивают малые тепловые потери в волноводном переходе.The smoothness of the change in the cross section of the waveguide in the proposed waveguide transition and the wedge-shaped portion of the
Волноводный переход от металлического волновода к диэлектрическому может быть изготовлен путем фрезерования из металлических заготовок.The waveguide transition from a metal waveguide to a dielectric waveguide can be made by milling from metal blanks.
Был реализован макет волноводного перехода в 3 мм диапазоне длин волн со следующими характеристиками.A mock waveguide transition was implemented in the 3 mm wavelength range with the following characteristics.
Сечение металлического волновода на входе волноводного перехода 2,4×1,2 мм, сечение раскрыва рупора 6,5×6,5 мм, длина волноводного перехода 21 мм, диэлектрический волновод выполнен из фторопласта сечением 2,3×1 мм.The cross section of the metal waveguide at the input of the waveguide transition is 2.4 × 1.2 mm, the mouth opening is 6.5 × 6.5 mm, the length of the waveguide transition is 21 mm, and the dielectric waveguide is made of fluoroplastic with a cross section of 2.3 × 1 mm.
Экспериментально полученные характеристики волноводного перехода следующие:The experimentally obtained characteristics of the waveguide transition are as follows:
Указанные разбросы характеристик получены при выполнении десяти сборок-разборок перехода.The indicated scatter of characteristics was obtained by performing ten assembly-disassembly transitions.
Реализованный прототип показал следующие характеристики:The implemented prototype showed the following characteristics:
- КСВн - 1,1-1,2;- VSWR - 1.1-1.2;
- потери - 0,2-0,4 дБ, что превосходит показатели прототипа.- loss - 0.2-0.4 dB, which exceeds the performance of the prototype.
Таким образом, предлагаемый волноводный переход от металлического волновода к диэлектрическому за счет плавности изменения сечения волновода обеспечивает малый уровень отражений в широкой полосе частот, а за счет больших размеров раскрыва рупора на выходе волноводного перехода обеспечивает малый уровень потерь на излучение.Thus, the proposed waveguide transition from a metal waveguide to a dielectric waveguide due to the smooth change in the cross section of the waveguide provides a low level of reflection in a wide frequency band, and due to the large size of the mouth of the horn at the output of the waveguide transition, it provides a small level of radiation loss.
Жесткая фиксация диэлектрического волновода в профиле крестообразного участка волноводного перехода приводит к стабильности характеристик волноводного перехода при перестыковках ДВ, достаточной прочности конструкции при внешних механических воздействиях (удары, вибрации и т.п.) и простоте изготовления.Rigid fixation of the dielectric waveguide in the profile of the cross-shaped section of the waveguide transition leads to stability of the characteristics of the waveguide transition during rebounding of the DW, sufficient structural strength under external mechanical influences (shock, vibration, etc.) and ease of manufacture.
Кроме того, достигается упрощение изготовления волноводного перехода за счет фрезерной обработки.In addition, a simplification of the manufacture of the waveguide transition due to milling processing is achieved.
ЛитератураLiterature
1. Jeffrey A. Walter. Method for jointing a dielectric waveguide. United States Patent №5148593, H01P 11/00, U.S. Patent Documents, 22.09.1992.1. Jeffrey A. Walter. Method for jointing a dielectric waveguide. United States Patent No. 5148593,
2. Будагин И.Ф., Дубровин В.Ф., Мировицкий Д.И. Возбудитель антенн поверхностных волн. Авторское свидетельство СССР №282449, H01q 13/24. Бюллетень изобретений №45 от 05.11.1973.2. Budagin I.F., Dubrovin V.F., Mirovitsky D.I. The causative agent of surface wave antennas. USSR copyright certificate No. 282449, H01q 13/24. Bulletin of inventions No. 45 of 05/05/1973.
3. Взятышев В.Ф., Рожков Г.Д., Рябов Б.И. Переход от металлического волновода к диэлектрическому. Авторское свидетельство СССР №333642, Н01р 5/08. Бюллетень изобретений №11 от 21.03.1972.3. Vyatyshev V. F., Rozhkov G. D., Ryabov B. I. Transition from a metal waveguide to a dielectric waveguide. USSR copyright certificate No. 333642,
4. Громов Л.Л. Расчет волноводов сложных сечений. Известия СПбГЭТУ "ЛЭТИ". №5, 2010, с.3-11.4. Gromov L.L. Calculation of waveguides of complex sections. Izvestiya SPbGETU "LETI". No. 5, 2010, pp. 3-11.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014101842/08A RU2557472C1 (en) | 2014-01-21 | 2014-01-21 | Waveguide adapter from metal waveguide to dielectric waveguide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014101842/08A RU2557472C1 (en) | 2014-01-21 | 2014-01-21 | Waveguide adapter from metal waveguide to dielectric waveguide |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2557472C1 true RU2557472C1 (en) | 2015-07-20 |
Family
ID=53611842
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014101842/08A RU2557472C1 (en) | 2014-01-21 | 2014-01-21 | Waveguide adapter from metal waveguide to dielectric waveguide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2557472C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2657318C1 (en) * | 2017-03-06 | 2018-06-13 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Flexible waveguide for coupling metal waveguides of standard and super-dimensional cross sections |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU333642A1 (en) * | В. Ф. тышев, Г. Д. Рожков , Б. И. бов Московский ордена Ленина энергетический институт | TRANSITION FROM METAL WAVEGUIDE TO DIELECTRIC | ||
SU282449A1 (en) * | 1969-02-17 | 1973-11-05 | И. Ф. Будаг В. Ф. Дубровин , Д. И. Мировицкий Московский институт радиотехники, электроники , автоматики | SURFACE WAVE ANTENNA CALLER |
US5148593A (en) * | 1991-08-01 | 1992-09-22 | W. L. Gore & Associates, Inc. | Method for jointing a dielectric waveguide |
US5488380A (en) * | 1991-05-24 | 1996-01-30 | The Boeing Company | Packaging architecture for phased arrays |
EP1592081B1 (en) * | 2004-04-29 | 2009-11-18 | Nokia Siemens Networks S.p.A. | Microstrip to waveguide transition for millimetric waves embodied in a multilayer printed circuit board |
-
2014
- 2014-01-21 RU RU2014101842/08A patent/RU2557472C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU333642A1 (en) * | В. Ф. тышев, Г. Д. Рожков , Б. И. бов Московский ордена Ленина энергетический институт | TRANSITION FROM METAL WAVEGUIDE TO DIELECTRIC | ||
SU282449A1 (en) * | 1969-02-17 | 1973-11-05 | И. Ф. Будаг В. Ф. Дубровин , Д. И. Мировицкий Московский институт радиотехники, электроники , автоматики | SURFACE WAVE ANTENNA CALLER |
US5488380A (en) * | 1991-05-24 | 1996-01-30 | The Boeing Company | Packaging architecture for phased arrays |
US5148593A (en) * | 1991-08-01 | 1992-09-22 | W. L. Gore & Associates, Inc. | Method for jointing a dielectric waveguide |
EP1592081B1 (en) * | 2004-04-29 | 2009-11-18 | Nokia Siemens Networks S.p.A. | Microstrip to waveguide transition for millimetric waves embodied in a multilayer printed circuit board |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2657318C1 (en) * | 2017-03-06 | 2018-06-13 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Flexible waveguide for coupling metal waveguides of standard and super-dimensional cross sections |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3458862A (en) | Quadruply ridged waveguide and horn antenna | |
CN107425237B (en) | Rectangular waveguide TE10Mode-to-circular waveguide TE21Mode exciter for a mode | |
WO2017177577A1 (en) | Radial waveguide combiner/divider | |
US9077062B2 (en) | System and method for providing an interchangeable dielectric filter within a waveguide | |
US9263783B2 (en) | Waveguide circulator having stepped floor/ceiling and quarter-wave dielectric transformer | |
CN104103882A (en) | Terahertz medium filled metal groove waveguide | |
CN103904391A (en) | Multi-layer hybrid-mode hexagonal substrate integrated waveguide filter | |
US7746190B2 (en) | Polarization-preserving waveguide filter and transformer | |
Kordiboroujeni et al. | Mode matching design of substrate integrated waveguide diplexers | |
RU2557472C1 (en) | Waveguide adapter from metal waveguide to dielectric waveguide | |
CN206961985U (en) | A kind of Ka wave bands circular waveguide TE01 mode exciters | |
CN114335963A (en) | Orthogonal mode coupler and design method | |
CN103594768A (en) | Waveguide tuner capable of restraining choke groove harmonic vibration | |
CN104979145A (en) | Designing method of millimeter wave varied box type window | |
Zha et al. | New CLIC-G structure design | |
CN109167131B (en) | Rectangular waveguide normal wave interference filter | |
Cao et al. | A tunable dual-band bandpass filter using asymmetrical varactor-loaded HWRs and defected ground structure | |
Komarov et al. | Broad-band coaxial-to-waveguide transition | |
CN204118256U (en) | A kind of dielectric rod antenna | |
Głogowski et al. | Double resonance transition from rectangular waveguide to Substrate Integrated Waveguide | |
RU176239U1 (en) | Waveguide slit bridge | |
CN106992337A (en) | A kind of Ka wave bands circular waveguide TE01 mode exciters | |
Nasr et al. | Design of an UWB power splitter of arbitrary split ratio using asymmetrical double ridge waveguide | |
RU163854U1 (en) | Wave Exciter TE01 | |
RU2761101C1 (en) | Ultra-broadband horn antenna |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20160609 |