RU61465U1

RU61465U1 - WAVE CORNER

Info

Publication number: RU61465U1
Application number: RU2006121579/22U
Authority: RU
Inventors: Наталья Александровна Винярская; Владимир Александрович Митин; Максим Сергеевич Рыбин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова"
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2007-02-27

Abstract

Предлагаемый волноводный уголок может использоваться в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике. Техническим результатом является упрощение конструкции и технологии изготовления волноводного уголка, при сохранении рабочей полосы частот. Волноводный уголок обеспечивает совмещение трех функциональных элементов в одном (Н - уголок, Е - уголок и трансформатор сечений) с уменьшением массы и без увеличения габаритных размеров. Сущность изобретения заключается в том, что волноводный уголок состоит из двух ортогонально ориентированных друг к другу прямоугольных волноводов (входного и выходного) с элементами согласования в виде наклонного отражателя во входном волноводе и либо одной, либо двух индуктивных диафрагм в выходном волноводе на расстоянии h_L=(0,75÷1,15)(b₁+b₂) от широкой стенки входного волновода, противоположной широкой стенке, к которой примыкает входной волновод, толщиной t=(0,01÷0,2)b_m, образуя при этом окно длиной m_L=(0,7÷0,9)a₂ и шириной b₂, где b₁, b₂ - размер узких стенок входного и выходного волноводов, b_m - размер меньшей из узких стенок входного и выходного волноводов, a₁, a₂ - размер широких стенок входного и выходного волноводов, соответственно.The proposed waveguide angle can be used in waveguide, antenna and microwave measurement technology. The technical result is to simplify the design and manufacturing technology of the waveguide corner, while maintaining the working frequency band. The waveguide corner provides a combination of three functional elements in one (H - corner, E - corner and transformer sections) with a decrease in mass and without an increase in overall dimensions. The essence of the invention lies in the fact that the waveguide corner consists of two rectangular waveguides (input and output) orthogonally oriented to each other with matching elements in the form of an inclined reflector in the input waveguide and either one or two inductive diaphragms in the output waveguide at a distance h _L = (0.75 ÷ 1.15) (b ₁ + b ₂ ) from the wide wall of the input waveguide, opposite the wide wall to which the input waveguide is adjacent, with a thickness t = (0,01 ÷ 0,2) b _m , forming a window of length m _L = (0.7 ÷ 0.9) a ₂ and a width of b ₂ , where b ₁ , b ₂ is the size of the knots of the walls of the input and output waveguides, b _m is the size of the smaller of the narrow walls of the input and output waveguides, a ₁ , a ₂ is the size of the wide walls of the input and output waveguides, respectively.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к радиотехнической промышленности и может использоваться в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике.The proposed technical solution relates to the radio industry and can be used in waveguide, antenna and microwave measurement technology.

Известен волноводный уголок в Н-плоскости [Пат. Японии №59-27521, заявл. 1979 г., опубл. 1984 г.], состоящий из двух повернутых на 90° относительно друг друга в Н-плоскости прямоугольных волноводов одинакового сечения, плоского отражателя и согласующего стержня, расположенных в зоне изгиба, при этом стержень соединяет плоский отражатель и противолежащее ему ребро сопряжения двух узких стенок волноводов.Known waveguide angle in the H-plane [Pat. Japan No. 59-27521, declared. 1979, publ. 1984], consisting of two rectangular waveguides of the same cross section rotated 90 ° relative to each other in the H-plane, a flat reflector and a matching rod located in the bending zone, while the rod connects the flat reflector and the opposite rib of conjugation of two narrow walls of the waveguides .

Основными недостатками этого известного технического решений являются: поворот направления распространения только в одной плоскости (в плоскости H) и одинаковые сечения входного и выходного волноводов. Известен волноводный уголок [Пат. России №2171522 C1, H 01 Р 1/02, заявл. 2000 г., опубл. 2001 г.], содержащий входной и выходной волноводы с отражателями, расположенные под прямым углом один относительно другого, в которых узкая стенка входного волновода совмещена с широкой стенкой выходного волновода, а плоский отражатель входного волновода наклонен под углом 130°÷140° к его узкой стенке и имеет длину Д₁=(1÷1,2)а₁, где а₁ - размер широкой стенки входного волновода. При этом отражатель в виде трехгранной призмы установлен так, что одна ее грань совпадает с широкой The main disadvantages of this well-known technical solutions are: the rotation of the direction of propagation in only one plane (in the H plane) and the same sections of the input and output waveguides. Known waveguide angle [Pat. Russia No. 2171522 C1, H 01 P 1/02, declared 2000, publ. 2001], containing the input and output waveguides with reflectors located at right angles to one another, in which the narrow wall of the input waveguide is combined with the wide wall of the output waveguide, and the flat reflector of the input waveguide is inclined at an angle of 130 ° ÷ 140 ° to its narrow the wall and has a length D ₁ = (1 ÷ 1.2) a ₁ , where a ₁ is the size of the wide wall of the input waveguide. Moreover, a reflector in the form of a trihedral prism is installed so that one of its faces coincides with a wide

стенкой входного волновода, другая - с совмещенной стенкой входного и выходного волноводов, третья имеет длину от основания до начала усечения Д₂=(0,75±0,05)а₂, где а₂ - размер широкой стенки выходного волновода, а основание призмы представляет собой прямоугольный треугольник с размерами катетов h=(0,6+0,15)в, где в - максимальный из размеров узкой стенки входного или выходного волноводов, лежит в плоскости узкой стенки выходного волновода, ближайшей к плоскому отражателю входного волновода, и находится на расстоянии , от торца входного волновода, где - длина волны во входном волноводе, при этом усеченная часть призмы плавно скошена на длине l=(1,2±0,1)h в направлении к входу.the wall of the input waveguide, the other with the combined wall of the input and output waveguides, the third has a length from the base to the beginning of truncation D ₂ = (0.75 ± 0.05) a ₂ , where a ₂ is the size of the wide wall of the output waveguide, and the base of the prism represents a right-angled triangle with the dimensions of the legs h = (0.6 + 0.15) c, where c is the maximum of the dimensions of the narrow wall of the input or output waveguides, lies in the plane of the narrow wall of the output waveguide closest to the plane reflector of the input waveguide, and is on distance , from the end of the input waveguide, where - the wavelength in the input waveguide, while the truncated part of the prism is smoothly beveled at a length l = (1.2 ± 0.1) h in the direction of the entrance.

Основными недостатками этого технического решения являются: его конструктивная сложность и нетехнологичность, а также малая рабочая полоса частот.The main disadvantages of this technical solution are: its structural complexity and low technology, as well as a small working frequency band.

Наиболее близким по своей технической сущности является волноводный уголок [Пат. России №2267192 C1, H 01 Р 1/02, заявл. 2004 г., опубл. 2005 г.] содержащий входной и выходной волноводы, расположенные под прямым углом один относительно другого, в которых из одного в другой распространяется СВЧ-сигнал основной моды и у которых узкая стенка входного волновода совмещена с широкой стенкой выходного волновода, и два отражателя, один из них плоский отражатель входного волновода наклонен под углом α=130°÷140° к его узкой стенке, а другой отражатель установлен так, что одна его грань совпадает с широкой стенкой входного волновода, а другая с совмещенной стенкой входного и выходного волноводов, при этом плоский отражатель входного волновода имеет длину Д=(0,7÷0,95)а₁, где a₁ - размер широкой стенки входного волновода, а другой отражатель выполнен в виде четырехгранной прямой призмы, имеющей длину L=(0,65÷1,0)a₂, где а₂ - размер широкой стенки выходного волновода, причем одно из ее оснований совпадает с закороченным торцом входного волновода и имеет длину стороны, параллельной широкой стенке входного волновода, l₁, равную (0,4÷0,6)b₁ где b₁ - размер узкой стенки входного волновода, а длину стороны, параллельной узкой стенке входного волновода, l₂, равную The closest in its technical essence is the waveguide corner [Pat. Russia No. 2267192 C1, H 01 P 1/02, declared 2004, publ. 2005] containing the input and output waveguides located at right angles to one another, in which the main mode microwave signal propagates from one to the other and in which the narrow wall of the input waveguide is combined with the wide wall of the output waveguide, and two reflectors, one of the flat reflector of the input waveguide is inclined at an angle α = 130 ° ÷ 140 ° to its narrow wall, and the other reflector is mounted so that one of its faces coincides with the wide wall of the input waveguide, and the other with the combined wall of the input and output wave horseflies, the planar reflector of the input waveguide has a length D = (0,7 ÷ 0,95) and _1, where a ₁ - resolution input waveguide broad wall, and the other reflector is designed as a four-sided right prism having a length L = (0 , 65 ÷ 1.0) a ₂ , where a ₂ is the size of the wide wall of the output waveguide, and one of its bases coincides with the shorted end of the input waveguide and has a side length parallel to the wide wall of the input waveguide, l ₁ , equal to (0.4 ÷ 0.6) b ₁ where b ₁ is the size of the narrow wall of the input waveguide, and the length of the side parallel to the narrow wall of the input wave gadfly, l ₂ equal

(0,5÷0,95)b₂, где b₂ - размер узкой стенки выходного волновода.(0.5 ÷ 0.95) b ₂ , where b ₂ is the size of the narrow wall of the output waveguide.

Основными недостатками этого технического решения является его конструктивная сложность и не технологичность.The main disadvantages of this technical solution is its structural complexity and not adaptability.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что волноводный уголок состоит из входного и выходного волноводов, расположенных под прямым углом один относительно другого, в которых из одного в другой распространяется СВЧ-сигнал основной моды. При этом узкая стенка входного волновода совмещена с широкой стенкой выходного волновода, а узкая стенка выходного волновода совпадает с закороченным торцом входного волновода.The essence of the invention lies in the fact that the waveguide corner consists of the input and output waveguides located at right angles to one another, in which the main mode microwave signal propagates from one to the other. In this case, the narrow wall of the input waveguide is combined with the wide wall of the output waveguide, and the narrow wall of the output waveguide coincides with the shorted end of the input waveguide.

Новыми признаками предлагаемого волноводного уголка является то, что волноводный уголок содержит согласующий плоский отражатель во входном волноводе, наклоненный под углом α=140°÷165° к его узкой стенке и имеющий длину d=(0,95÷1,15)a₁, где a₁ - широкая стенка входного волновода.New features of the proposed waveguide corner is that the waveguide corner contains a matching flat reflector in the input waveguide, inclined at an angle α = 140 ° ÷ 165 ° to its narrow wall and having a length d = (0.95 ÷ 1.15) a ₁ , where a ₁ is the wide wall of the input waveguide.

В выходном волноводе установлены либо одна индуктивная диафрагма, расположенная по одной из узких стенок, либо две индуктивные диафрагмы, расположенные по обеим узким стенкам выходного волновода на расстоянии h_L=(0,75÷1,15)(b₁+b₂), от широкой стенки входного волновода, противоположной широкой стенке, к которой примыкает выходной волновод. Индуктивная диафрагма имеет: толщину t=(0,01÷0,2)b_m, и формирует окно длиной m_L=(0,7÷0,9)a₂ и шириной b₂, где b₁, b₂ - размеры узких стенок входного и выходного волноводов b_m - меньшая из узких стенок входного и выходного волноводов (b₁ или b₂), а₂ - широкая стенка выходного волновода.In the output waveguide, either one inductive diaphragm located along one of the narrow walls or two inductive diaphragms located on both narrow walls of the output waveguide at a distance h _L = (0.75 ÷ 1.15) (b ₁ + b ₂ ), from the wide wall of the input waveguide, opposite the wide wall to which the output waveguide is adjacent. The inductive diaphragm has: a thickness t = (0.01 ÷ 0.2) b _m , and forms a window with a length m _L = (0.7 ÷ 0.9) a ₂ and a width b ₂ , where b ₁ , b ₂ are the dimensions narrow walls of the input and output waveguides b _m is the smaller of the narrow walls of the input and output waveguides (b ₁ or b ₂ ), and ₂ is the wide wall of the output waveguide.

Технический результат предлагаемого решения заключается в упрощении конструкции, повышении технологичности при сохранении широкой рабочей полосы частот.The technical result of the proposed solution is to simplify the design, improve manufacturability while maintaining a wide working frequency band.

На фиг.1 приведен пример выполнения волноводного уголка.Figure 1 shows an example of the implementation of the waveguide corner.

На фиг.2 вид по стрелке А.Figure 2 is a view along arrow A.

На фиг.3 вид по стрелке В.Figure 3 is a view along arrow B.

На фиг.4 приведен график зависимости коэффициента стоячей волны (КСВ) от частоты для различных реализаций волноводного уголка, размеры которого Figure 4 shows a graph of the dependence of the standing wave coefficient (SWR) on frequency for various implementations of the waveguide angle, the dimensions of which

представлены в таблице 1.presented in table 1.

Волноводный уголок состоит из входного волновода 1, выходного волновода 2, совмещенной стенки входного и выходного волноводов 3, индуктивной диафрагмы 4, закороченного торца входного волновода 5, согласующего плоского отражателя входного волновода 6.The waveguide corner consists of the input waveguide 1, the output waveguide 2, the combined wall of the input and output waveguides 3, the inductive diaphragm 4, the shorted end of the input waveguide 5, the matching plane reflector of the input waveguide 6.

Принцип работы предлагаемого волноводного уголка заключается в следующем: СВЧ-сигнал, поступивший во входной волновод 1, отразившись от закороченного торца входного волновода 5 и согласующего плоского отражателя входного волновода 6 проходит в выходной волновод 2. Поворот направления распространения электромагнитной волны на 90° в Н-плоскости и на 90° в Е-плоскости обеспечен с помощью согласующего плоского отражателя 6 во входном волноводе. Согласование предлагаемого волноводного уголка по КСВ, в том числе и при различных сечениях входного и выходного волноводов, обеспечено за счет: расположения в выходном волноводе на определенном расстоянии h_L от широкой стенки входного волновода, противоположной широкой стенке, к которой примыкает выходной волновод, индуктивной диафрагмы 4 определенных размеров (t, m_L); и выбора размеров согласующего плоского отражателя 6 (параметров d и α).The principle of operation of the proposed waveguide angle is as follows: the microwave signal received in the input waveguide 1, reflected from the shorted end of the input waveguide 5 and the matching flat reflector of the input waveguide 6, passes into the output waveguide 2. Rotate the direction of propagation of the electromagnetic wave by 90 ° in H- plane and 90 ° in the E-plane is provided using a matching flat reflector 6 in the input waveguide. The coordination of the proposed waveguide angle along the SWR, including for different sections of the input and output waveguides, is ensured by: the location in the output waveguide at a certain distance h _L from the wide wall of the input waveguide, opposite the wide wall adjacent to the output waveguide, of the inductive diaphragm 4 specific sizes (t, m _L ); and selecting the dimensions of the matching flat reflector 6 (parameters d and α).

Упрощение конструкции и технологии изготовления волноводного уголка, а также сохранение широкой рабочей полосы частот достигнуто за счет удаления из входного волновода согласующей четырехгранной призмы, изменения угла наклона согласующего плоского отражателя α, изменения его размера d и введение в выходном волноводе индуктивной диафрагмы определенных размеров.Simplification of the design and manufacturing technology of the waveguide corner, as well as maintaining a wide working frequency band, was achieved by removing the matching tetrahedral prism from the input waveguide, changing the slope of the matching plane reflector α, changing its size d, and introducing certain sizes of the inductive diaphragm in the output waveguide.

Результаты практической реализации предложенного технического решения не вызывают сомнения. Изготовлены и прошли испытания образцы волноводных уголков различных сечений для различных частот. Испытания подтвердили достижение заявленного технического эффекта.The results of the practical implementation of the proposed technical solution are not in doubt. Samples of waveguide angles of various sections for various frequencies were manufactured and tested. Tests confirmed the achievement of the claimed technical effect.

Claims

A waveguide corner containing an input and output waveguides located at right angles to one relative to the other, in which a microwave signal propagates from one to another and in which the narrow wall of the input waveguide is combined with the wide wall of the output waveguide and the narrow wall of the output waveguide coincides with a shorted end input waveguide, and matching flat reflector in the input waveguide, characterized in that the matching flat reflector is inclined at an angle α = 140 ° ÷ 165 ° to the narrow wall of the input waveguide and has a length y d = (0,95 ÷ 1,15) a _1, and the output waveguide is set either one inductive iris located on one of the narrow walls or two inductive iris located at both narrow walls in the region of the output waveguide h _L = ( 0.75 ÷ 1.15) (b ₁ + b ₂ ) from the wide wall of the input waveguide, opposite the wide wall to which the output waveguide is adjacent, of thickness t = (0.01 ÷ 0.2) b _m , thus forming a window length _{m L = (0,7 ÷ 0,9)} a and width ₂ b _2, where b _1, b ₂ - resolution narrow walls of input and output waveguides, b _m - size of the smaller of the inlet and outlet in the narrow walls lnovodov, a _1, a ₂ - dimensions broad walls of the input and output waveguides, respectively.