RU2663306C1 - Преобразователь поляризации - Google Patents
Преобразователь поляризации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2663306C1 RU2663306C1 RU2017141120A RU2017141120A RU2663306C1 RU 2663306 C1 RU2663306 C1 RU 2663306C1 RU 2017141120 A RU2017141120 A RU 2017141120A RU 2017141120 A RU2017141120 A RU 2017141120A RU 2663306 C1 RU2663306 C1 RU 2663306C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- segment
- diameter
- waveguide
- polarization converter
- circular waveguide
- Prior art date
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims abstract description 44
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000003801 milling Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
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
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области радиотехники, а именно к средствам преобразования поляризации волноводных волн. Изобретение может быть использовано в антенных системах с полосой рабочих частот порядка 5%. Преобразователь поляризации содержит последовательно расположенные и соединенные переходами отрезок входного круглого волновода диаметром D, отрезок промежуточного волновода, имеющий поперечное сечение в форме овала, и отрезок выходного круглого волновода диаметром D. Размер малой оси овала равен D, а размер большой оси овала равен D>D. В результате использования изобретения достигается технический результат, заключающийся в возможности изготовления преобразователя поляризации из единой заготовки путем токарно-фрезерной или электроэрозионной обработки внутренней полости заготовки с одной из ее сторон. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.
Description
Изобретение относится к области радиотехники, а именно к средствам преобразования поляризации волноводных волн, и может быть использовано в антенных системах с полосой рабочих частот порядка 5%.
Известен преобразователь поляризации, содержащий корпус, внутри которого размещены отрезок круглого волновода и механическое приспособление, которое, в процессе использования преобразователя поляризации, с помощью микрометрического винта деформирует поперечное сечение отрезка круглого волновода в эллиптическое сечение на части продольного размера (см. SU 1631630, МПК Н01Р 1/165, опубл. 28.02.1991).
Известен преобразователь поляризации, содержащий последовательно расположенные и соединенные переходом отрезок круглого волновода диаметром D1 и отрезок круглого волновода диаметром D2>D1. На стенках каждого из этих отрезков установлены радиальные металлические стержни (см. US 4672334, МПК Н01Р 1/17, опубл. 09.06.1987).
Известен преобразователь поляризации, содержащий последовательно расположенные и соединенные коническим переходом отрезок круглого волновода диаметром D1 и отрезок круглого волновода диаметром D2>D1. На стенках отрезка круглого волновода диаметром D1 установлены радиальные металлические стержни и продольные металлические пластины. На стенках отрезка круглого волновода диаметром D2 установлены поперечные металлические диафрагмы (см. SU 1596407, МПК Н01Р 1/165, опубл. 30.09.1990).
Общим недостатком известных преобразователей поляризации является низкая технологичность их изготовления, обусловленная сложностью конструкции.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является преобразователь поляризации, содержащий последовательно расположенные и соединенные плавными переходами отрезок входного круглого волновода диаметром D1, отрезок промежуточного волновода и отрезок выходного круглого волновода диаметром D2, равным D1 (см. JPH 0197001, МПК Н01Р 1/161, Н01Р 1/17, Н01Р 1/18, опубл. 14.04.1989).
Отрезок промежуточного волновода и переходы имеют поперечные сечения в форме овалов (эллипсов), причем размер большой оси эллипса промежуточного волновода равен D1, а размер малой оси эллипса равен D3<D1.
Данный преобразователь поляризации принят в качестве ближайшего аналога заявляемого преобразователя поляризатора.
Недостатком данного преобразователя поляризации является невозможность его изготовления из единой заготовки путем обработки с одной из ее сторон, что делает невозможным его применение в антенных системах, выполненных в виде моноблока.
Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является создание преобразователя поляризации, лишенного указанного недостатка.
В результате достигается технический результат, заключающийся в возможности изготовления преобразователя поляризации из единой заготовки путем токарно-фрезерной или электроэрозионной обработки внутренней полости заготовки с одной из ее сторон.
Указанный технический результат достигается созданием преобразователя поляризации, содержащего последовательно расположенные и соединенные переходами отрезок входного круглого волновода диаметром D1, отрезок промежуточного волновода, имеющий поперечное сечение в форме овала, и отрезок выходного круглого волновода диаметром D2, в котором размер малой оси овала равен D1, а размер большой оси овала равен D2>D1.
Согласно частному варианту выполнения диаметр отрезка входного круглого волновода D1>0,63λmax, а диаметр отрезка выходного круглого волновода D2<0,73λmin, где λmax и λmin - длины волн в свободном пространстве, соответствующие нижней и верхней границам рабочего диапазона частот.
Согласно другому частному варианту выполнения отрезок промежуточного волновода имеет поперечное сечение в форме эллипса.
Согласно еще одному частному варианту выполнения отрезок промежуточного волновода имеет поперечное сечение в форме овала, образованного двумя параллельными отрезками прямых и двумя полуокружностями, диаметр которых равен расстоянию между двумя параллельными отрезками прямых.
Согласно еще одному частному варианту выполнения переходы выполнены с плавным изменением их поперечного сечения.
Согласно еще одному частному варианту выполнения переходы выполнены со ступенчатым изменением их поперечного сечения.
На фиг. 1 представлено схематичное изображение внутренней поверхности преобразователя поляризации в частном варианте выполнения.
На фиг. 2 представлено схематичное изображение преобразователя поляризации со стороны отрезка выходного круглого волновода в частном варианте выполнения.
На фиг. 3а и 3b представлены два взаимно перпендикулярных продольных разреза преобразователя поляризации в частном варианте выполнения.
На фиг. 4 представлено схематичное изображение антенного устройства, в котором реализован заявленный преобразователь поляризации.
На фиг. 5 представлено поперечное сечение отрезка промежуточного волновода в частном варианте выполнения.
На фиг. 6 представлены зависимости от частоты коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) во входном и выходном отрезках преобразователя поляризации в частном варианте выполнения.
На фиг. 7 представлена зависимость от частоты коэффициента эллиптичности поля излучения антенного устройства в направлении продольной оси.
Преобразователь поляризации, представленный на фиг. 1, 2, 3а и 3b, содержит последовательно расположенные отрезок входного круглого волновода 1 диаметром D1, отрезок промежуточного волновода 2, имеющий поперечное сечение в форме овала, и отрезок выходного круглого волновода 3 диаметром D2>D1, соединенные переходами 4а и 4b. В различных частных вариантах переходы 4а и 4b могут быть выполнены с плавным или ступенчатым (как показано на фиг. 1) изменением поперечного сечения. Размер малой оси овала отрезка промежуточного волновода 2 равен D1, а размер большой оси - D2.
Для согласования предлагаемого преобразователя поляризации со стороны отрезка входного круглого волновода 1 его диаметр D1 следует выбирать из выражения D1>0,63λmax. В этом выражении величина λmax определяет длину волны в свободном пространстве, которая соответствует нижней границе рабочего диапазона частот. Такой выбор минимального размера D1 обеспечивает интервал порядка десяти процентов между критической частотой основной волны Н11 круглого волновода и нижней границей рабочего диапазона частот. Аналогично, диаметр D2 отрезка выходного круглого волновода 3 следует выбирать из выражения D2<0,73λmin. В этом выражении величина λmin определяет длину волны в свободном пространстве, которая соответствует верхней границе рабочего диапазона частот. Такой выбор максимального размера D2 обеспечивает интервал порядка пяти процентов между критической частотой первой высшей волны E01 круглого волновода и верхней границей рабочего диапазона частот.
Для уменьшения продольного габаритного размера преобразователя поляризации диаметры D1 и D2 следует выбирать таким образом, чтобы отношение D2 к D1 было максимально возможным (с учетом вышеприведенных неравенств).
Преобразователь поляризации может быть изготовлен путем токарно-фрезерной или электроэрозионной обработки внутренней поверхности заготовки с одной из ее сторон.
Заявленный преобразователь поляризации работает следующим образом.
Волна Н11 линейной поляризации, поступающая в отрезок входного круглого волновода 1 диаметром D1, ориентирована под углом 45 градусов к осям симметрии поперечных сечений отрезка промежуточного волновода 2 и переходов 4а и 4b в форме овалов. Электромагнитное поле этой волны можно разложить на две ортогональные составляющие Н11в и Н11г, ориентированные параллельно осям 5а и 5b, соответствующим малой и большой осям овала. Фазовые скорости волн Н11в и Н11г в волноводах, имеющих поперечные сечения в форме овалов, различны (см., например, книгу «Гибкие волноводы в технике СВЧ» / Под редакцией Э.А. Альховского, Москва, Радио и Связь, 1986, с. 17-22). Продольные и поперечные размеры отрезка промежуточного волновода 2 и переходов 4а и 4b выбраны так, что обеспечивают дифференциальный фазовый сдвиг девяносто градусов вблизи центральной частоты рабочего диапазона и минимальное отклонение дифференциального фазового сдвига от этой величины внутри рабочего диапазона частот. Профиль и длина переходов 4а и 4b выбраны так, что обеспечивают согласование преобразователя поляризации со стороны отрезков входного и выходного круглых волноводов 1 и 3 соответственно. В результате распространения волн Н11в и Н11г в предлагаемом преобразователе поляризации в отрезке выходного круглого волновода 3 в рабочем диапазоне частот возбуждается волна Н11 эллиптической поляризации, которая близка к круговой поляризации.
Примером использования предлагаемого преобразователя поляризации может являться его применение в составе моноблока 6, состоящего из поляризационного селектора 7, предлагаемого преобразователя линейной поляризации в круговую поляризацию и облучателя осесимметричной параболической антенны 8 с отношением 0,4 фокусного расстояния к диаметру апертуры (см. фиг. 4).
Моноблок 6 изготовлен на универсальном фрезерном обрабатывающем центре «Maho» и предназначен для работы в диапазоне частот шириной 0,3 ГГц с центральной частотой 8,5 ГГц. Ширина рабочей полосы частот в процентах составляет 3,53%.
Отрезок промежуточного волновода 2 и переходы 4а и 4b (как показано на фиг. 5) имеют поперечные сечения в форме овалов, ограниченных двумя параллельными отрезками прямых 9а и 9b и двумя полуокружностями 10а и 10b, диаметр d которых равен расстоянию между двумя параллельными отрезками прямых. Переходы 4а и 4b выполнены в виде одной ступени.
Оптимизация геометрических размеров преобразователя поляризации выполнена с помощью программного комплекса «CST Microwave Studio». Измерения радиотехнических параметров моноблока выполнены с помощью векторного измерителя цепей «Agilent N5224A» с модулями восстановления калибровки 85540А.
Результаты расчета зависимости от частоты КСВН в отрезке входного круглого волновода 1 (KCBH1) и отрезке выходного круглого волновода 3 (КСВН3) для рабочего положения преобразователя поляризации приведены на фиг. 6. В этом положении преобразователя поляризации линейно поляризованная падающая волна Н11 в отрезках входного круглого волновода 1 и выходного круглого волновода 3 ориентирована под углом 45 градусов к осям симметрии поперечных сечений отрезка промежуточного волновода 2 и переходов 4а и 4b в форме овалов. В рабочей полосе частот 8,35-8,65 ГГц уровень КСВН в отрезках входного круглого волновода 1 и выходного круглого волновода 3 не превышает 1,010 и 1,017, а амплитуда отраженной волны составляет не более минус 45 дБ и минус 41 дБ.
Результаты измерения зависимости от частоты коэффициента эллиптичности поля излучения моноблока в направлении продольной оси приведены на фиг. 7. В рабочей полосе частот 8,35-8,65 ГГц коэффициент эллиптичности не превышает 0,92 дБ, а амплитуда кросс-поляризованной волны составляет не более минус 25,5 дБ.
Claims (6)
1. Преобразователь поляризации, содержащий последовательно расположенные и соединенные переходами отрезок входного круглого волновода диаметром D1, отрезок промежуточного волновода, имеющий поперечное сечение в форме овала, и отрезок выходного круглого волновода диаметром D2, отличающийся тем, что размер малой оси овала равен D1, а размер большой оси овала равен D2>D1.
2. Преобразователь поляризации по п. 1, отличающийся тем, что диаметр отрезка входного круглого волновода D1>0,63λmax, а диаметр отрезка выходного круглого волновода D2<0,73λmin, где λmax и λmin - длины волн в свободном пространстве, соответствующие нижней и верхней границе рабочего диапазона частот.
3. Преобразователь поляризации по п. 1 или 2, отличающийся тем, что отрезок промежуточного волновода имеет поперечное сечение в форме эллипса.
4. Преобразователь поляризации по п. 1 или 2, отличающийся тем, что отрезок промежуточного волновода имеет поперечное сечение в форме овала, образованного двумя параллельными отрезками прямых и двумя полуокружностями, диаметр которых равен расстоянию между двумя параллельными отрезками прямых.
5. Преобразователь поляризации по п. 1 или 2, отличающийся тем, что переходы выполнены с плавным изменением их поперечного сечения.
6. Преобразователь поляризации по п. 1 или 2, отличающийся тем, что переходы выполнены со ступенчатым изменением их поперечного сечения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017141120A RU2663306C1 (ru) | 2017-11-27 | 2017-11-27 | Преобразователь поляризации |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017141120A RU2663306C1 (ru) | 2017-11-27 | 2017-11-27 | Преобразователь поляризации |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2663306C1 true RU2663306C1 (ru) | 2018-08-03 |
Family
ID=63142606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017141120A RU2663306C1 (ru) | 2017-11-27 | 2017-11-27 | Преобразователь поляризации |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2663306C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2778279C1 (ru) * | 2021-10-04 | 2022-08-17 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" (АО "НПО Лавочкина") | Рупорная антенна с эллиптическим поляризатором |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4672334A (en) * | 1984-09-27 | 1987-06-09 | Andrew Corporation | Dual-band circular polarizer |
JPH0197001A (ja) * | 1987-10-09 | 1989-04-14 | Mitsubishi Electric Corp | 導波管形移相器 |
SU1596407A1 (ru) * | 1988-04-25 | 1990-09-30 | Предприятие П/Я А-3141 | Волноводный пол ризатор |
RU2018997C1 (ru) * | 1991-02-12 | 1994-08-30 | Государственное научно-производственное объединение "Исток" | Супергетеродинный преобразователь произвольно поляризованных свч-сигналов |
RU2136087C1 (ru) * | 1998-04-07 | 1999-08-27 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Преобразователь поляризаций |
-
2017
- 2017-11-27 RU RU2017141120A patent/RU2663306C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4672334A (en) * | 1984-09-27 | 1987-06-09 | Andrew Corporation | Dual-band circular polarizer |
JPH0197001A (ja) * | 1987-10-09 | 1989-04-14 | Mitsubishi Electric Corp | 導波管形移相器 |
SU1596407A1 (ru) * | 1988-04-25 | 1990-09-30 | Предприятие П/Я А-3141 | Волноводный пол ризатор |
RU2018997C1 (ru) * | 1991-02-12 | 1994-08-30 | Государственное научно-производственное объединение "Исток" | Супергетеродинный преобразователь произвольно поляризованных свч-сигналов |
RU2136087C1 (ru) * | 1998-04-07 | 1999-08-27 | Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Преобразователь поляризаций |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2778279C1 (ru) * | 2021-10-04 | 2022-08-17 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" (АО "НПО Лавочкина") | Рупорная антенна с эллиптическим поляризатором |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2960983B1 (en) | Power division and recombination network with internal signal adjustment | |
Dittloff et al. | Optimum design of waveguide E-plane stub-loaded phase shifters | |
Teberio et al. | Rectangular waveguide filters with meandered topology | |
US10135150B2 (en) | Quasi-optical beamformer with lens and plane antenna comprising such a beamformer | |
CN113067114A (zh) | 一种高效率毫米波宽带功率合成/分配器及其实现方法 | |
Bochra et al. | Design of optimal chamfered bends in Rectangular Substrate Integrated Waveguide | |
Singhal et al. | Rotman lens with equal height of array and feed contours | |
RU2663306C1 (ru) | Преобразователь поляризации | |
KR20170009588A (ko) | 혼 안테나 장치 | |
JP2014007456A (ja) | 同軸導波管変換器及びその製造方法 | |
Taub et al. | Submillimeter components using oversize quasi-optical waveguide | |
Alfonso et al. | Contactless flange adapters for mm-wave measurements | |
Xu | Diagonal horn gaussian efficiency enhancement by dielectric loading for submillimeter wave application at 150 GHz | |
RU2740684C1 (ru) | Перестраиваемый полосно-запирающий (режекторный) волноводный фильтр | |
CN115332817A (zh) | 一种无谐振的宽带太赫兹隔板圆极化器 | |
JP5662970B2 (ja) | ミリ波帯フィルタおよびその阻止帯域減衰量増加方法 | |
Strycharz et al. | 3D printed circular and rectangular waveguide mode converters | |
RU163510U1 (ru) | Уголковый изгиб волноводного тракта | |
US9525199B2 (en) | Millimeter waveband filter | |
RU2693877C1 (ru) | Делитель мощности 3х3 для бортовой аппаратуры космических аппаратов | |
CN109616721B (zh) | 小型化圆极化器 | |
RU2691673C1 (ru) | Волноводный поляризационный селектор | |
JP2009253940A (ja) | 右手/左手系複合導波管およびその製造方法 | |
RU2730381C1 (ru) | Одинарный 90-градусный уголковый изгиб в н-плоскости в составе прямоугольного волновода | |
KR20090113690A (ko) | 협대역 고출력 펄스 측정용 감쇠 안테나 |