RU2639736C2 - Устройство возбуждения волны е01 в круглом волноводе - Google Patents
Устройство возбуждения волны е01 в круглом волноводе Download PDFInfo
- Publication number
- RU2639736C2 RU2639736C2 RU2016111227A RU2016111227A RU2639736C2 RU 2639736 C2 RU2639736 C2 RU 2639736C2 RU 2016111227 A RU2016111227 A RU 2016111227A RU 2016111227 A RU2016111227 A RU 2016111227A RU 2639736 C2 RU2639736 C2 RU 2639736C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- resonator
- power divider
- circular waveguide
- wave
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/16—Auxiliary devices for mode selection, e.g. mode suppression or mode promotion; for mode conversion
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике, в частности к технике СВЧ и антенной технике. Устройство возбуждения волны Εв круглом волноводе содержит делитель мощности с N выходами, N элементов связи с круглым волноводом, равномерно расположенных в поперечном сечении на цилиндрической поверхности волновода, которые соединены с N выходами делителя мощности, вход которого является входом устройства возбуждения. Делитель мощности выполнен в виде коаксиального резонатора, охватывающего круглый волновод, причем продольный размер резонатора кратен половине длины волны в свободном пространстве, вход делителя мощности выполнен в виде отрезка прямоугольного волновода, соединенного с резонатором через элемент связи, N элементов связи с круглым волноводом расположены непосредственно на внутренней цилиндрической стенке коаксиального резонатора. Технический результат - упрощение конструкции. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
Предлагаемое техническое решение относится к радиотехнике, в частности к технике СВЧ и антенной технике, и может быть использовано в качестве облучателя моноимпульсной антенны в радиолокации, связи и отраслях техники, где используются антенны с разностной диаграммой направленности (ДН).
Известно устройство возбуждения волны E01 штыревым вибратором, введенным через центральное отверстие в закорачивающей стенке круглого волновода и ориентированным вдоль оси волновода (Белоцерковский, Г.Б. Основы радиотехники и антенны. Часть 2. Антенны. - М.: Советское радио, 1969, с. 99, рис. 3.21). Недостаток этого устройства проявляется в том, что наличие закорачивающей стенки делает невозможным возбуждение через торец круглого волновода других мод (например, волны Н11 круговой поляризации).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является многомодовая антенна (РФ №2022427, H01Q 13/00 от 30.10.1994), в состав которой входит устройство возбуждения волны E01, содержащее отрезок круглого волновода, к которому перпендикулярно его оси присоединены четыре взаимно ортогональных отрезка прямоугольных волноводов (см. фиг. 2 патента РФ №2022427, H01Q13/00 от 30.10.1994). Для образования волны E01 прямоугольные волноводы должны возбуждаться синфазно и равноамплитудно с помощью делителя мощности. Структурная схема устройства возбуждения волны E01 представлена на фиг. 1б, где обозначены 1 - делитель мощности, 2 - элементы связи круглого волновода и выходов делителя мощности, 3 - круглый волновод, 4 - вход делителя мощности, являющийся входом устройства возбуждения волны E01. В волноводном варианте делитель мощности 2 состоит из двух первичных тройников, попарно объединяющих отрезки волноводов, и третьего тройника, объединяющего первичные тройники.
Недостатком данного технического решения является сложность конструкции, обусловленная необходимостью применения тройников, объединяющих входы разно ориентированных прямоугольных волноводов.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение конструкции устройства возбуждения волны E01.
Данная задача решается за счет того, что устройство возбуждения волны E01 в круглом волноводе содержит делитель мощности с N выходами, N элементов связи с круглым волноводом, равномерно расположенных в поперечном сечении на цилиндрической поверхности волновода, которые соединены с N выходами делителя мощности, вход которого является входом устройства возбуждения, причем делитель мощности выполнен в виде коаксиального резонатора, охватывающего круглый волновод, продольный размер резонатора кратен половине длины волны в свободном пространстве, вход делителя мощности выполнен в виде отрезка прямоугольного волновода, соединенного с резонатором через элемент связи, N элементов связи с круглым волноводом выполнены непосредственно на внутренней цилиндрической стенке коаксиального резонатора.
В частном случае элементы связи с круглым волноводом выполнены в виде круглых отверстий, число N которых, диаметр и положение относительно поперечной стенки коаксиального резонатора выбирается из условия компромисса между рабочей полосой частот и осевой симметрией возбуждаемого поля.
В частном случае элементы связи с волноводом выполнены в виде поперечных щелей.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является простота и технологичность конструкции.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства возбуждения волны E01 в круглом волноводе, где 1 - делитель мощности, 2 - элементы связи круглого волновода и выходов делителя мощности, 3 - круглый волновод, 4 - вход делителя мощности.
На фиг. 2 представлена конструкция заявляемого устройства возбуждения волны Е01 в круглом волноводе (разрез по оси), где 1 - делитель мощности, выполненный в виде коаксиального резонатора, 2 - элементы связи резонатора с круглым волноводом, 3 - круглый волновод, в котором распространяется волна Е01, 4 - прямоугольный волновод, который возбуждает коаксиальный резонатор через прямоугольную щель 5.
На фиг. 3 изображена 3D модель облучателя для формирования разностной ДН на базе устройства возбуждения волны E01 в круглом волноводе.
На фиг. 4-6 представлены результаты моделирования в CST.
Устройство возбуждения волны Е01 в круглом волноводе содержит делитель мощности с N выходами, N элементов связи с круглым волноводом, равномерно расположенных в поперечном сечении на цилиндрической поверхности волновода, которые соединены с N выходами делителя мощности, вход которого является входом устройства возбуждения, причем делитель мощности выполнен в виде коаксиального резонатора, охватывающего круглый волновод, а продольный размер резонатора кратен половине длины волны в свободном пространстве, вход делителя мощности выполнен в виде отрезка прямоугольного волновода, соединенного с резонатором через элемент связи, N элементов связи с круглым волноводом расположены непосредственно на внутренней цилиндрической стенке коаксиального резонатора.
В частном случае элементы связи выполнены в виде круглых отверстий, число N которых, диаметр и положение относительно поперечной стенки коаксиального резонатора выбирается из условия компромисса между рабочей полосой частот и осевой симметрией возбуждаемого поля.
Работает устройство следующим образом: входной волновод 4 через щель 5 возбуждает резонатор 1. Поскольку продольный размер L кратен половине длины волны в свободном пространстве, то в коаксиальном резонаторе возбуждается волна типа Т, как в закороченной с двух сторон коаксиальной линии. Таким образом, поле в резонаторе 1 имеет осевую симметрию (не зависит от угловой координаты) и элементы связи 2, выполненные в виде равномерно расположенных по окружности волновода отверстий (или щелей), возбуждаются равномерно и синфазно, порождая волну Е01 в волноводе 3.
Число отверстий, их диаметр и положение в резонаторе относительно торца влияет на связь с волноводом и, соответственно, на добротность резонатора, которая должна быть достаточно высокой, чтобы отсечь иные моды колебаний резонатора и тем самым обеспечить осевую симметрию поля, возбуждаемого в круглом волноводе 3. В итоге получается компактная и технологичная конструкция, в которой роль делителя мощности, равномерно возбуждающего N элементов связи 2, выполняет резонатор.
Представляется целесообразным использовать резонатор длиной λ0 (n=2) и четыре или восемь щелей. При уменьшении зазора между внутренним и внешним радиусами резонатора возрастают потери и снижается его добротность. Окончательный выбор размеров резонатора и элементов связи осуществляется по результатам моделирования, поскольку вносимая элементами связи реактивность слегка расстраивает резонатор (смещает резонансную частоту от расчетного значения). Как обычно, в питающем волноводе 4 могут быть установлены настроечные штыри 7 для улучшения согласования и компенсации технологических разбросов.
Для создания однонаправленного возбуждения круглый волновод 3 может быть закорочен с одной стороны (см. фиг. 3) или стыковаться с круглым волноводом 6, в котором возбуждается волна H11, например, вращающейся поляризации (см. фиг. 7). При этом радиус волновода 6 выбирается из условия, чтобы для волны E01 он был запредельным волноводом. Подобная конструкция представляет интерес при создании многомодового облучателя для зеркальной антенны моноимпульсной РЛС.
На фиг. 3 изображена 3D модель облучателя для формирования разностной ДН на базе устройства возбуждения волны E01 в круглом волноводе, в состав которого дополнительно введены конический рупор 6, два настроечных штыря 7 и заглушка 8.
На фиг. 4-6 представлены результаты моделирования в CST: частотная зависимость КСВН, ДН в объеме и в плоскости соответственно. Эти результаты подтверждают работоспособность заявляемого устройства возбуждения волны Е01 в круглом волноводе: во-первых, на резонансной частоте устройство отлично согласовано (КСВН=1.2), во-вторых, осевая симметрия ДН и глубокий провал на уровне -30 дБ свидетельствуют о том, что возбуждается только волна E01.
Дополнительным достоинством устройства может служить его частотная избирательность. Кроме того, заявляемое устройство органично сочетается с устройством возбуждения волны Н11 (в том числе и вращающейся поляризации), что бывает необходимо для многомодовых облучателей. Подобная конструкция многомодового облучателя приведена на фиг. 7, где помимо вышеописанного устройства возбуждения волны E01 изображена составная часть многомодового облучателя, формирующая волну Н11 вращающейся поляризации. Она содержит прямоугольный волновод 9, повернутый на 45° относительно горизонтали. Это волновод возбуждает в круглом волноводе 10 волну Н11 линейной поляризации, к которому пристыкована фазосдвигающая секция 11. Фазосдвигающая секция 11 выполнена в виде двух параллельных металлических пластин, уменьшающих вертикальный размер волновода 10. Она обеспечивает сдвиг фаз 90° между ортогональными составляющими поля волны Н11. В круглом волноводе 6 распространяется волна Н11 вращающейся поляризации. Поперечные размеры круглого волновода 6 выбраны таким образом, что он является запредельным волноводом для волны E01 которая будет распространяться в направлении выхода облучателя (см. фиг. 2). Волна Е01 формирует разностную ДН, а волна Н11 вращающейся поляризации - суммарную ДН.
Устройство достаточно просто реализуется в виде составной или сварной конструкции. Его габариты и масса меньше, чем габариты и масса известных конструкций многомодовых облучателей на базе волноводных тройников или Т-мостов.
Claims (3)
1. Устройство возбуждения волны Ε01 в круглом волноводе, содержащее делитель мощности с N выходами, N элементов связи с круглым волноводом, равномерно расположенных в поперечном сечении на цилиндрической поверхности волновода, которые соединены с N выходами делителя мощности, вход которого является входом устройства возбуждения, отличающееся тем, что делитель мощности выполнен в виде коаксиального резонатора, охватывающего круглый волновод, причем продольный размер резонатора кратен половине длины волны в свободном пространстве, вход делителя мощности выполнен в виде отрезка прямоугольного волновода, соединенного с резонатором через элемент связи, N элементов связи с круглым волноводом расположены непосредственно на внутренней цилиндрической стенке коаксиального резонатора.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элементы связи с круглым волноводом выполнены в виде круглых отверстий, число N которых, диаметр и положение относительно поперечной стенки коаксиального резонатора выбирается из условия компромисса между рабочей полосой частот и осевой симметрией возбуждаемого поля.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элементы связи с волноводом выполнены в виде поперечных щелей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111227A RU2639736C2 (ru) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | Устройство возбуждения волны е01 в круглом волноводе |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111227A RU2639736C2 (ru) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | Устройство возбуждения волны е01 в круглом волноводе |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016111227A RU2016111227A (ru) | 2017-09-26 |
RU2639736C2 true RU2639736C2 (ru) | 2017-12-22 |
Family
ID=59930814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016111227A RU2639736C2 (ru) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | Устройство возбуждения волны е01 в круглом волноводе |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2639736C2 (ru) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2766432A (en) * | 1950-09-06 | 1956-10-09 | Sylvania Electric Prod | Wave guide transition |
US2839729A (en) * | 1954-02-15 | 1958-06-17 | Rca Corp | Multi-mode waveguide system |
US2877434A (en) * | 1945-11-19 | 1959-03-10 | Harold K Farr | Mode filter |
US2952820A (en) * | 1956-05-28 | 1960-09-13 | Int Standard Electric Corp | H. f. electrical wave guide coupling arrangement |
US2963663A (en) * | 1957-12-31 | 1960-12-06 | Bell Telephone Labor Inc | Waveguide transducer |
US3369197A (en) * | 1965-01-05 | 1968-02-13 | Bell Telephone Labor Inc | Waveguide mode coupler |
US3441878A (en) * | 1967-09-07 | 1969-04-29 | Bell Telephone Labor Inc | Two-pole channel-dropping filter |
US3543189A (en) * | 1969-01-27 | 1970-11-24 | Bell Telephone Labor Inc | Constant-impedance channel-dropping filter |
US4742317A (en) * | 1986-05-23 | 1988-05-03 | General Electric Company | Mode coupler for monopulse antennas and the like |
RU2022427C1 (ru) * | 1988-05-24 | 1994-10-30 | Научно-производственное объединение прикладной механики | Многомодовая антенна |
-
2016
- 2016-03-25 RU RU2016111227A patent/RU2639736C2/ru active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2877434A (en) * | 1945-11-19 | 1959-03-10 | Harold K Farr | Mode filter |
US2766432A (en) * | 1950-09-06 | 1956-10-09 | Sylvania Electric Prod | Wave guide transition |
US2839729A (en) * | 1954-02-15 | 1958-06-17 | Rca Corp | Multi-mode waveguide system |
US2952820A (en) * | 1956-05-28 | 1960-09-13 | Int Standard Electric Corp | H. f. electrical wave guide coupling arrangement |
US2963663A (en) * | 1957-12-31 | 1960-12-06 | Bell Telephone Labor Inc | Waveguide transducer |
US3369197A (en) * | 1965-01-05 | 1968-02-13 | Bell Telephone Labor Inc | Waveguide mode coupler |
US3441878A (en) * | 1967-09-07 | 1969-04-29 | Bell Telephone Labor Inc | Two-pole channel-dropping filter |
US3543189A (en) * | 1969-01-27 | 1970-11-24 | Bell Telephone Labor Inc | Constant-impedance channel-dropping filter |
US4742317A (en) * | 1986-05-23 | 1988-05-03 | General Electric Company | Mode coupler for monopulse antennas and the like |
RU2022427C1 (ru) * | 1988-05-24 | 1994-10-30 | Научно-производственное объединение прикладной механики | Многомодовая антенна |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016111227A (ru) | 2017-09-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2921277A (en) | Launching and receiving of surface waves | |
US2471021A (en) | Radio wave guide | |
JP5486382B2 (ja) | 2次元スロットアレイアンテナ、給電用導波管、及びレーダ装置 | |
RU2006145538A (ru) | Система и способ возбуждения внешних поверхностных волн по неприспособленным линиям | |
McKay et al. | Compact wideband corrugated feedhorns with ultra-low sidelobes for very high performance antennas and quasi-optical systems | |
Barbuto et al. | Patch antenna generating structured fields with a Möbius polarization state | |
US11195699B2 (en) | Generalized cylindrical cavity system for microwave rotation and impedance shifting by irises in a power-supplying waveguide | |
US10615473B2 (en) | Polarization standing wave cavity assisted by anisotropic structures | |
US2250096A (en) | Resonant system for ultra short waves | |
Aleksandrov et al. | Selective excitation of high-order modes in circular waveguides | |
RU2639736C2 (ru) | Устройство возбуждения волны е01 в круглом волноводе | |
Jawla et al. | Mode content determination of terahertz corrugated waveguides using experimentally measured radiated field patterns | |
US2897457A (en) | Resonant directional coupler with square guide | |
Azizi et al. | A compact TE 21 mode coupler for tracking purposes | |
RU2369949C2 (ru) | Рупорная антенна | |
RU2696817C1 (ru) | Перестраиваемый полосно-запирающий волноводный фильтр | |
RU2052876C1 (ru) | Рупорное антенное устройство | |
Mayboroda et al. | A Leaky-wave antenna on the basis of an inverted dielectric waveguide | |
RU2604893C1 (ru) | Малогабаритная антенна | |
SU1264257A1 (ru) | Щелева кольцева антенна | |
Guan et al. | Continuously frequency-tunable 0.22 THz gyrotron oscillator with quasi-optical resonator | |
Kim | Experimental Study on Generation of a Higher Order Mode for W-band Gyrotron Oscillator | |
Danilov et al. | A coaxial 2D-periodic perforated directional coupler. | |
Shamsinejad et al. | Pattern reconfigurable multimode square waveguide slot antenna | |
Krivenko et al. | Influence of the rod in the partly shielded quasioptical dielectric semidisk resonator on frequency of stabilized Gunn-diode oscillator |