RU163510U1 - CORNER BEND OF A WAVEGUIDE TRACT - Google Patents

Abstract

Уголковый изгиб волноводного тракта, содержащий входной и выходной волноводы, сечения которых могут быть неидентичны, расположенные ортогонально друг другу, у которых узкие стенки совмещены симметрично относительно Е-плоскости, и согласующие неоднородности, отличающийся тем, что согласующие неоднородности выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов, не касающихся друг друга, причем одно из ребер каждого совпадает с ребром, образованным наружными широкими стенками сопряженных волноводов, а две противоположные грани, ортогональные данному ребру, совпадают с плоскостями узких стенок сопряженного волновода с меньшим размером широкой стенки.The angular bend of the waveguide path, containing the input and output waveguides, the cross sections of which may not be identical, located orthogonally to each other, whose narrow walls are aligned symmetrically with respect to the E-plane, and matching inhomogeneities, characterized in that the matching inhomogeneities are made in the form of rectangular parallelepipeds, not touching each other, and one of the edges of each coincides with the edge formed by the outer wide walls of the conjugate waveguides, and two opposite faces are orthogonal e to this edge, coincide with the planes of the narrow walls of the conjugate waveguide with a smaller size of the wide wall.

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к элементам волноводного тракта, и может быть использована в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике как в качестве самостоятельного устройства, так и в составе более сложного устройства. Технический результат заключается в обеспечении возможности согласования волноводов различных сечений, а также в обеспечении возможности реализации щелей непосредственно в области антенно-волноводного тракта при работе в короткоимпульсных режимах.The utility model relates to radio engineering, namely to the elements of the waveguide path, and can be used in waveguide, antenna, and microwave measuring techniques both as an independent device and as part of a more complex device. The technical result consists in providing the possibility of matching waveguides of different sections, as well as providing the possibility of implementing slits directly in the area of the antenna-waveguide path when operating in short-pulse modes.

Уровень техникиState of the art

Известны классические изгибы волноводов сложных сечений, описанные в различной технической литературе, например в монографии Заргано Г.Ф. и др. Волноводы сложных сечений - Москва, Радио и связь, 2010. - 124 с. Их общим недостатком являются потери энергии в соединительном элементе, особенно в короткоимпульсном режиме работы.Classical bends of waveguides of complex sections are known, described in various technical literature, for example, in the monograph Zargano G.F. et al. Waveguides of complex sections - Moscow, Radio and communications, 2010. - 124 p. Their common drawback is the loss of energy in the connecting element, especially in short-pulse operation.

Известен волноводный изгиб с согласующей неоднородностью в виде сорокапятиградусного скоса в Е- либо Н-плоскости, описанный в монографии Справочник конструктора РЭА: Компоненты, механизмы. надежность. / Н.А. Барканов, Б.Е. Бердичевский, П.Д. Верхопятницкий и др.; Под ред. Р.Г. Варламова. - М.: Радио и связь, 1985. - 224 с. Это устройство обладает такими недостатками как конструктивная сложность и нетехнологичность, а также возможность применения только в том случае, когда сечение входного и выходного волноводов одинаковое.Known waveguide bending with matching heterogeneity in the form of a forty-five-degree bevel in the E- or H-plane, described in the monograph REA Designer Handbook: Components, mechanisms. reliability. / ON. Barkanov, B.E. Berdichevsky, P.D. Verkhopyatnitsky and others; Ed. R.G. Varlamova. - M.: Radio and Communications, 1985 .-- 224 p. This device has such disadvantages as structural complexity and low technology, as well as the possibility of use only if the cross section of the input and output waveguides is the same.

Известен патент на изобретение RU 2267192 С1 МПК Н01Р 1/02, где предметом изобретения является волноводный уголок, 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 (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, причем плоский отражатель входного волновода имеет длину (0,7÷0,95)a1, где a1 - размер широкой стенки входного волновода, а другой отражатель выполнен в виде четырехгранной прямой призмы. Недостатками данного технического решения являются конструктивная сложность и нетехнологичность, а также невозможность поворота волноводного тракта только в Е- или в Н-плоскости.A patent is known for the invention RU 2267192 C1 IPC Н01Р 1/02, where the subject of the invention is a waveguide corner 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 have a narrow the wall of the input waveguide is combined with the wide wall of the output waveguide, and two reflectors, one of which is a flat reflector of the input waveguide, is inclined at an angle of (130 ÷ 140) ° to its narrow wall, and the other reflector is installed so that one of its faces falls with the wide wall of the input waveguide, and the other with the combined wall of the input and output waveguides, the flat reflector of the input waveguide having a length (0.7 ÷ 0.95) a1, where a1 is the size of the wide wall of the input waveguide, and the other reflector is made in the form of a tetrahedral direct prism. The disadvantages of this technical solution are the structural complexity and low technology, as well as the inability to rotate the waveguide path only in the E- or H-plane.

Известен патент на полезную модель RU 60793 U1, в котором описан волноводный уголок, содержащий входной и выходной волноводы, расположенные под прямым углом один относительного другого, в которых из одного в другой распространяется СВЧ-сигнал и у которых узкая стенка входного волновода совмещена с широкой стенкой выходного волновода, а узкая стенка выходного волновода совпадает с закороченным торцом входного волновода, и согласующий плоский отражатель во входном волноводе, отличающийся тем, что согласующий плоский отражатель наклонен под углом α=140-165° к узкой стенке входного и имеет длину d=(0,95÷1,15)a1, а в выходном волноводе установлена несимметричная емкостная диафрагма, расположенная по широкой стенке выходного волновода противоположной стенке, совмещенной с узкой стенкой входного волновода, на расстоянии hc=(1÷1,5)b1 от широкой стенки входного волновода, противоположной широкой стенке, к которой примыкает выходной волновод, толщиной t=(0,01÷0,2)bm, шириной mc=(0÷0,35)b2 и длиной a2, где b1, b2 - размеры узких стенок входного и выходного волноводов, bm - размер меньшей из узких стенок входного и выходного волноводов, a1, a2 - размеры широких стенок входного и выходного волноводов, соответственно. Недостатком является ограниченная применимость только в пределах вышеуказанных габаритов.A patent is known for utility model RU 60793 U1, which describes a waveguide corner containing an input and output waveguides located at right angles to one another, in which a microwave signal propagates from one to another and in which the narrow wall of the input waveguide is combined with a wide wall output waveguide, and the narrow wall of the output waveguide coincides with the shorted end of the input waveguide, and a matching flat reflector in the input waveguide, characterized in that the matching flat reflector is inclined under the gap α = 140-165 ° to the narrow wall of the input and has a length d = (0.95 ÷ 1.15) a1, and an asymmetric capacitive diaphragm is installed in the output waveguide located along the wide wall of the output waveguide to the opposite wall, combined with the narrow wall of the input waveguide, at a distance hc = (1 ÷ 1.5) b1 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) bm, of width mc = (0 ÷ 0.35) b2 and length a2, where b1, b2 are the dimensions of the narrow walls of the input and output waveguides, bm is the size of the smaller of the narrow walls of the input and output waveguides, a1, a2 are the dimensions of the wide walls of the input and output waveguides, respectively. The disadvantage is the limited applicability only within the above dimensions.

Известен патент на полезную модель RU 61465 U1, в котором описан волноводный уголок, содержащий входной и выходной волноводы, расположенные под прямым углом один относительного другого, в которых из одного в другой распространяется СВЧ-сигнал и у которых узкая стенка входного волновода совмещена с широкой стенкой выходного волновода, а узкая стенка выходного волновода совпадает с закороченным торцом входного волновода, и согласующий плоский отражатель во входном волноводе, отличающийся тем, что согласующий плоский отражатель наклонен под углом α=140-165° к узкой стенке входного волновода и имеет длину d=(0,95÷1,15)a1, а в выходном волноводе установлена либо одна индуктивная диафрагма, расположенная по одной из узких стенок, либо две индуктивные диафрагмы, расположенные по обеим узким стенкам выходного волновода на расстоянии hL=(0,75÷1,15)(b1+b2) от широкой стенки входного волновода, противоположной широкой стенке, к которой примыкает выходной волновод, толщиной t=(0,01÷0,2)bm, образуя при этом окно длиной mL=(0,7÷0,9)a2 и шириной b2, где b1, b2 - размер узких стенок входного и выходного волноводов, bm - размер меньшей из узких стенок входного и выходного волноводов, a1, a2 - размеры широких стенок входного и выходного волноводов, соответственно. Недостатком является ограниченная применимость только в пределах описанных конструктивных параметров.The patent for utility model RU 61465 U1 is known, which describes a waveguide corner containing an input and output waveguides located at right angles to one another, in which a microwave signal propagates from one to another and in which the narrow wall of the input waveguide is combined with a wide wall output waveguide, and the narrow wall of the output waveguide coincides with the shorted end of the input waveguide, and a matching flat reflector in the input waveguide, characterized in that the matching flat reflector is inclined under the gap α = 140-165 ° to the narrow wall of the input waveguide and has a length d = (0.95 ÷ 1.15) a1, and either one inductive diaphragm located along one of the narrow walls or two inductive diaphragms is installed in the output waveguide located on both narrow walls of the output waveguide at a distance hL = (0.75 ÷ 1.15) (b1 + b2) 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) bm, forming a window of length mL = (0.7 ÷ 0.9) a2 and width b2, where b1, b2 is the size of the narrow walls of the input and output waveguides, bm is the size the smaller of the narrow walls of the input and output waveguides, a1, a2 are the dimensions of the wide walls of the input and output waveguides, respectively. The disadvantage is the limited applicability only within the described structural parameters.

Известен патент на полезную модель RU 148940 U1, где предметом изобретения является волноводный уголковый изгиб, который содержит входной и выходной волноводы, изогнутые под углом 90° в плоскости ориентации вектора Е. Для совмещения в одной конструкции двух функций: изменение направления распространения волны в плоскости Е на 90° и трансформации волнового сопротивления входного волновода, имеющего один размер узкой стенки, в волновое сопротивление выходного волновода, имеющий другой размер узкой стенки при одновременном упрощении технологии изготовления, входной и выходной волноводы имеют различные размеры узких стенок, а наружный изгиб волноводов выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда, одно ребро которого совпадает с ребром, образованным наружными стенками сопрягаемых волноводов, а две прямоугольные грани, ортогональные этому ребру, совпадают с совмещенными узкими стенками входного и выходного волноводов в плоскости изгиба, при этом стороны прямоугольных боковых граней имеют различную длину, причем стороны прямоугольных боковых граней, имеющие большую длину, ориентированы вдоль волновода, имеющего больший размер узкой стенки, а стороны прямоугольных боковых граней, имеющие меньшую длину, ориентированы вдоль волновода, имеющего меньший размер узкой стенки.The patent for utility model RU 148940 U1 is known, where the subject of the invention is a waveguide angular bend, which contains an input and output waveguides bent at an angle of 90 ° in the orientation plane of the vector E. For combining two functions in one design: changing the direction of wave propagation in the plane E 90 ° and the transformation of the wave resistance of the input waveguide having one narrow wall size into the wave resistance of the output waveguide having a different narrow wall size while simplifying the technology of manufacture, the input and output waveguides have different sizes of narrow walls, and the external bending of the waveguides is made in the form of a rectangular parallelepiped, one edge of which coincides with the edge formed by the outer walls of the mating waveguides, and two rectangular faces orthogonal to this edge coincide with the aligned narrow walls of the input and the output waveguides in the bending plane, while the sides of the rectangular side faces have different lengths, and the sides of the rectangular side faces having a large length, o are oriented along a waveguide having a larger narrow wall size, and the sides of rectangular side faces having a shorter length are oriented along a waveguide having a smaller narrow wall size.

Наиболее близким техническим решением является уголковый изгиб волноводного тракта, описанный в патенте на изобретение RU 2435254 С1 МПК Н01Р 1/02. Изобретение относится к радиотехнике, а именно к волноводным элементам, и может быть использовано в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике. Техническим результатом заявленного уголкового изгиба является упрощение его конструкции при расширении его технических возможностей. Уголковый изгиб волноводного тракта содержит входной волновод, выходной волновод и согласующую неоднородность, выполненную в виде прямоугольного параллелепипеда, причем одно из его ребер совпадает с ребром, образованным наружными стенками сопряженных волноводов, а две противоположные грани, ортогональные данному ребру, совпадают с совмещенными стенками входного и выходного волноводов в плоскости изгиба.The closest technical solution is the angular bending of the waveguide tract, described in the patent for invention RU 2435254 C1 IPC Н01Р 1/02. The invention relates to radio engineering, namely to waveguide elements, and can be used in waveguide, antenna and microwave measurement technology. The technical result of the claimed angular bending is to simplify its design while expanding its technical capabilities. The angular bend of the waveguide path contains an input waveguide, an output waveguide, and a matching inhomogeneity made in the form of a rectangular parallelepiped, one of its edges coinciding with the edge formed by the outer walls of the conjugate waveguides, and two opposite faces orthogonal to this edge coincide with the aligned walls of the input and output waveguides in the plane of bending.

Несмотря на то, что данная конструкция позволяет осуществлять согласование волноводов разных сечений, а согласующая неоднородность выполняет функцию трансформатора сечений двух прямоугольных волноводов в плоскости уголкового изгиба, ее недостатком является невозможность обеспечения приемлемого уровня потерь и согласования в короткоимпульсных (сверхкороткоимпульсных) режимах работы.Despite the fact that this design allows matching waveguides of different sections, and matching heterogeneity serves as a transformer for the cross sections of two rectangular waveguides in the plane of angular bending, its disadvantage is the inability to provide an acceptable level of loss and matching in short-pulse (ultra-short) modes of operation.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к элементам волноводного тракта, и может быть использована в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике как в качестве самостоятельного устройства, так и в составе более сложного устройства. Технический результат заключается в обеспечении возможности согласования волноводов различных сечений, а также в обеспечении возможности реализации щелей непосредственно в области антенно-волноводного тракта. Технический результат достигается за счет того, что уголковый изгиб волноводного тракта в Е-плоскости, содержащий входной и выходной волноводы, сечения которых могут быть неидентичны, расположенные ортогонально друг другу, у которых узкие стенки совмещены симметрично относительно Е-плоскости, и согласующие неоднородности, характеризуется тем, что неоднородности выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов, не касающихся друг друга, причем одно из ребер каждого совпадает с ребром, образованным наружными широкими стенками сопряженных волноводов, а две противоположные грани, ортогональные данному ребру, совпадают с плоскостями узких стенок сопряженного волновода с меньшим размером широкой стенки.The utility model relates to radio engineering, namely to the elements of the waveguide path, and can be used in waveguide, antenna, and microwave measuring techniques both as an independent device and as part of a more complex device. The technical result consists in providing the possibility of matching waveguides of different sections, as well as providing the possibility of implementing slots directly in the area of the antenna-waveguide path. The technical result is achieved due to the fact that the angular bending of the waveguide path in the E-plane, containing the input and output waveguides, the cross sections of which may be identical, located orthogonally to each other, whose narrow walls are aligned symmetrically with respect to the E-plane, and matching inhomogeneities, is characterized the fact that the inhomogeneities are made in the form of rectangular parallelepipeds that are not touching each other, and one of the edges of each coincides with the edge formed by the outer wide walls of the conjugate waveguides, and two opposite faces orthogonal to a given edge coincide with the planes of the narrow walls of the conjugate waveguide with a smaller wide wall.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 представлена структура внутреннего объема изгиба волноводного в Е-плоскости.In FIG. 1 shows the structure of the internal volume of the waveguide bend in the E-plane.

На фиг. 2 представлена одна из реализаций изгиба волноводного в Е-плоскости.In FIG. Figure 2 shows one of the implementations of waveguide bending in the E-plane.

На фиг. 3 представлена одна из возможных реализаций ортогональной волноводной запитки волноводно-щелевой антенной решетки (продольные щели в широкой стенке в области изгиба волнового в Е-плоскости).In FIG. Figure 3 shows one of the possible implementations of orthogonal waveguide powering of a slot-waveguide antenna array (longitudinal slots in a wide wall in the region of wave bending in the E-plane).

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Техническое решение поставленной задачи осуществлено следующим образом. В изгибе волноводном в Е-плоскости, содержащем ортогонально расположенные друг к другу отрезки входного и выходного волноводов прямоугольного сечения, размеры которых могут быть неидентичны, но при этом а внешние стенки отрезков входного и выходного прямоугольных волноводов имеют общее ребро, а боковые стенки в месте стыка имеют смещение, симметричное относительно Е-плоскости, согласующие неоднородности выполнены в виде выемок из внутреннего объема изгиба в форме параллелепипедов.The technical solution of the problem is as follows. In the waveguide bend in the E-plane, containing segments of the input and output waveguides of rectangular cross section orthogonally located to each other, the dimensions of which may not be identical, but the outer walls of the segments of the input and output rectangular waveguides have a common edge, and the side walls at the junction have an offset symmetrical with respect to the E-plane, matching inhomogeneities are made in the form of grooves from the internal volume of the bend in the form of parallelepipeds.

Одно из ребер каждой неоднородности совпадает с общим ребром входного и выходного волноводов, а две грани каждой неоднородности, сопряженные с данным ребром, совпадают с внутренними стенками отрезков входного и выходного прямоугольных волноводов.One of the edges of each inhomogeneity coincides with the common edge of the input and output waveguides, and the two faces of each inhomogeneity associated with this edge coincide with the inner walls of the segments of the input and output rectangular waveguides.

Во внутреннем объеме изгиба волноводного в Е-плоскости между согласующими неоднородностями существует зазор.In the internal volume of the waveguide bending in the E-plane, there is a gap between matching inhomogeneities.

Согласующие неоднородности выполнены симметричными относительно Е-плоскости.Matching inhomogeneities are symmetric about the E-plane.

Вершины согласующих неоднородностей, не лежащие в плоскостях стенок входного и/или выходного волноводов, лежат в границах осевых проекций сечений обоих сопряженных волноводов.The vertices of the matching inhomogeneities that do not lie in the planes of the walls of the input and / or output waveguides lie in the boundaries of the axial projections of the cross sections of both conjugate waveguides.

Наличие зазора между неоднородностями позволяет, в случае необходимости, выполнять в широкой стенке выходного волновода продольные или наклонные щели.The presence of a gap between the inhomogeneities allows, if necessary, to perform longitudinal or inclined slots in the wide wall of the output waveguide.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Электромагнитная волна, поступающая на вход волновода 1 сечением А×В, проходит по нему и поступает в ортогональный ему волновод 2 сечением C×D. Данное устройство обладает симметрией относительно Е-плоскости. Для компенсации реактивности, образованной местом ортогонального стыка входного и выходного волноводов, установлены согласующие неоднородности 3, суммарная реактивность которых равна ей по величине, но противоположна по знаку. При сложении отраженных сигналов от ортогонального перехода и согласующих неоднородностей, они взаимно компенсируются, что приводит к согласованию двух ортогональных волноводов.An electromagnetic wave entering the input of the waveguide 1 with the cross section A × B passes through it and enters the orthogonal waveguide 2 with the cross section C × D. This device has symmetry about the E-plane. To compensate for the reactivity formed by the orthogonal junction of the input and output waveguides, matching inhomogeneities 3 were established, the total reactivity of which is equal in magnitude to it, but opposite in sign. When adding the reflected signals from the orthogonal transition and matching inhomogeneities, they are mutually compensated, which leads to the matching of two orthogonal waveguides.

Размеры согласующих неоднородностей могут подбираться как экспериментально по критерию достижения минимума амплитуды коэффициента отражений в полосе рабочих частот, так и на основании предварительного численного моделирования методами прикладной и вычислительной электродинамики.The sizes of matching inhomogeneities can be selected both experimentally by the criterion of achieving a minimum amplitude of the reflection coefficient in the operating frequency band, and based on preliminary numerical modeling by methods of applied and computational electrodynamics.

При выполнении в изгиба волноводного в Е-плоскости с реализацией прямых или наклонных щелей 4 во внешней широкой стенке выходного волновода, размер согласующих неоднородностей выбирается с учетом этого.When performing in a bend waveguide in the E-plane with the implementation of straight or inclined slots 4 in the outer wide wall of the output waveguide, the size of the matching inhomogeneities is chosen with this in mind.

Claims (1)

Уголковый изгиб волноводного тракта, содержащий входной и выходной волноводы, сечения которых могут быть неидентичны, расположенные ортогонально друг другу, у которых узкие стенки совмещены симметрично относительно Е-плоскости, и согласующие неоднородности, отличающийся тем, что согласующие неоднородности выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов, не касающихся друг друга, причем одно из ребер каждого совпадает с ребром, образованным наружными широкими стенками сопряженных волноводов, а две противоположные грани, ортогональные данному ребру, совпадают с плоскостями узких стенок сопряженного волновода с меньшим размером широкой стенки.

The angular bend of the waveguide path, containing the input and output waveguides, the cross sections of which may not be identical, located orthogonally to each other, whose narrow walls are aligned symmetrically with respect to the E-plane, and matching inhomogeneities, characterized in that the matching inhomogeneities are made in the form of rectangular parallelepipeds, not touching each other, and one of the edges of each coincides with the edge formed by the outer wide walls of the conjugate waveguides, and two opposite faces are orthogonal e to this edge, coincide with the planes of the narrow walls of the conjugate waveguide with a smaller size of the wide wall.

Images