RU2435254C1 - Corner bend of waveguide duct - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering.

SUBSTANCE: corner bend of waveguide duct includes input waveguide 1, output waveguide 2 and matching discontinuity 3 made in the form of rectangular parallelepiped; at that, one of its ribs coincides with the rib formed with outer walls of conjugated waveguides, and two opposite faces orthogonal to this rib coincide with combined walls of input and output waveguides in the bending plane. Particular design of corner bend is described.

EFFECT: simpler design of corner bend at enlarging its technical capabilities.

4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к волноводным элементам, и может быть использовано в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике.The invention relates to radio engineering, namely to waveguide elements, and can be used in waveguide, antenna and microwave measurement technology.

Изгибы волноводного тракта на прямоугольных волноводах бывают двух видов - уголковые и плавные. Уголковые изгибы имеют меньшие габариты, но технологически более сложные, так как имеют более жесткие размеры по сравнению с плавными.The bends of the waveguide path on rectangular waveguides are of two types - angular and smooth. Corner bends are smaller, but technologically more complex, since they are more rigid in comparison with smooth ones.

Известен волновод с одинарным 90° уголковым изгибом в Н-плоскости, содержащий два одинаковых взаимно ортогональных отрезка регулярного металлического прямоугольного волновода, первая пара узких стенок которых образует внутреннее ребро, перпендикулярное широким стенкам, а вторая пара узких стенок соединена перемычкой, расположенной под углом 135° к этим стенкам, при этом между широкими стенками изгиба перпендикулярно им вставлен цилиндрический металлический стержень, ось которого расположена в плоскости симметрии изгиба, проходящей через внутреннее ребро и середину перемычки, причем расстояние от внутреннего ребра до середины перемычки составляет (0,9…1,1)α, где α - ширина широкой стенки волновода, расстояние от середины перемычки до ближайшей к ней точки поверхности цилиндрического металлического стержня - (13/16…15/16)α, а диаметр цилиндрического металлического стержня (1/32…2/32)α (Патент РФ на полезную модель №16044, МПК H01P 1/02, 2000).A known waveguide with a single 90 ° angular bend in the H-plane, containing two identical mutually orthogonal segments of a regular metal rectangular waveguide, the first pair of narrow walls of which forms an inner edge perpendicular to the wide walls, and the second pair of narrow walls is connected by a jumper located at an angle of 135 ° to these walls, while between the wide walls of the bend a cylindrical metal rod is inserted perpendicular to it, the axis of which is located in the plane of symmetry of the bend, passing through cut the inner edge and the middle of the jumper, and the distance from the inner edge to the middle of the jumper is (0.9 ... 1.1) α, where α is the width of the wide wall of the waveguide, the distance from the middle of the jumper to the nearest point on the surface of the cylindrical metal rod is ( 13/16 ... 15/16) α, and the diameter of the cylindrical metal rod (1/32 ... 2/32) α (RF Patent for Utility Model No. 16044, IPC H01P 1/02, 2000).

Недостатками данного технического решения являются:The disadvantages of this technical solution are:

- конструктивная сложность и нетехнологичность;- constructive complexity and low technology;

- одинаковое сечение входного и выходного волноводов;- the same section of the input and output waveguides;

- уголковый изгиб осуществим только в H-плоскости.- angular bending is feasible only in the H-plane.

Известен 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 (Патент РФ на изобретение №2267192, МПК H01P 1/02, 2004).Known 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 in which the narrow wall of the input waveguide is combined with the wide wall of the output waveguide, and two reflectors, one of of them - a flat reflector of the input waveguide - is inclined at an angle (130 ÷ 140) ° to its narrow wall, and the other reflector is installed so that one of its faces coincides with the wide wall of the input waveguide, and the other with the combined wall input and output waveguides, and the flat reflector of the input waveguide has 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 (RF Patent for the invention No. 2267192, IPC H01P 1/02, 2004).

Недостатками данного технического решения являются:The disadvantages of this technical solution are:

- конструктивная сложность и нетехнологичность;- constructive complexity and low technology;

- невозможность поворота волноводного тракта только в E- или в H-плоскости.- the impossibility of turning the waveguide path only in the E- or H-plane.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является волноводный изгиб с согласующей неоднородностью в виде сорокапятиградусного скоса в E- либо H-плоскости (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, с.224, рис.7.58).Closest to the claimed technical solution is a waveguide bend with matching heterogeneity in the form of a forty-five degree bevel in the E or H plane (REA Designer Handbook: Components, Mechanisms. Reliability. / N.A. Barkanov, B.E. Berdichevsky, P.D. Verkhopyatnitsky et al .; Edited by R.G. Varlamov. - M.: Radio and Communications, 1985, p. 224, Fig. 7.58).

Эти устройства обладают следующими недостатками:These devices have the following disadvantages:

- конструктивная сложность и нетехнологичность;- constructive complexity and low technology;

- одинаковое сечение входного и выходного волноводов.- the same section of the input and output waveguides.

Перед авторами стояла задача создания уголкового изгиба волноводного тракта, лишенного перечисленных недостатков.The authors were faced with the task of creating a corner bend of the waveguide tract, devoid of the above disadvantages.

Техническим результатом заявленного уголкового изгиба является упрощение его конструкции при расширении его технических возможностей.The technical result of the claimed angular bending is to simplify its design while expanding its technical capabilities.

Задача решена за счет того, что уголковый изгиб волноводного тракта содержит входной и выходной волноводы, расположенные под прямым углом один относительно другого, у которых стенки в плоскости изгиба совмещены, и согласующую неоднородность, которая выполнена 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 problem is solved due to the fact that the angular bending of the waveguide path contains the input and output waveguides located at right angles to one another, whose walls in the plane of the bend are aligned, and matching inhomogeneity, which is made in the form of a rectangular parallelepiped, and one of its edges coincides with an edge formed by the outer walls of the conjugate waveguides, and two opposite faces orthogonal to this edge coincide with the combined walls of the input and output waveguides in the plane iba.

Согласующая неоднородность выполняет функцию трансформатора сечений двух прямоугольных волноводов в плоскости уголкового изгиба.Matching heterogeneity serves as a transformer for the cross sections of two rectangular waveguides in the plane of angular bending.

Согласующей неоднородностью осуществлено согласование двух волноводов, хотя бы один из которых имеет радиальное сопряжение боковых стенок.By matching inhomogeneity, two waveguides were matched, at least one of which has radial conjugation of the side walls.

Хотя бы одна грань согласующей неоднородности имеет сопряжение по радиусу с совмещенными стенками входного и выходного волноводов в плоскости изгиба.At least one face of the matching inhomogeneity has a radius mate with the combined walls of the input and output waveguides in the bending plane.

Заявляемый уголковый изгиб обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.The inventive corner bend has a combination of essential features not known from the prior art for products of this purpose, which allows us to conclude that the criterion of "novelty" for the invention.

Заявляемый уголковый изгиб, по мнению заявителя и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. для специалистов он явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известен из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.The inventive corner bend, according to the applicant and the authors, meets the criterion of "inventive step", because for specialists, it does not explicitly follow from the prior art, i.e. not known from available sources of scientific, technical and patent information at the filing date.

Сущность предлагаемого решения поясняется с помощью чертежей, где:The essence of the proposed solution is illustrated using the drawings, where:

- на фиг.1 приведена конструкция уголкового изгиба волноводного тракта в E-плоскости;- figure 1 shows the design of the angular bending of the waveguide path in the E-plane;

- на фиг.2 - характеристики неоднородности при уголковом изгибе волноводного тракта в E-плоскости;- figure 2 - characteristics of the heterogeneity during the angular bending of the waveguide path in the E-plane;

- на фиг.3 - конструкция уголкового изгиба волноводного тракта в Н-плоскости;- figure 3 is a design of the angular bending of the waveguide path in the H-plane;

- на фиг.4 - характеристики неоднородности при уголковом изгибе волноводного тракта в H-плоскости;- figure 4 - characteristics of the heterogeneity in the angular bending of the waveguide path in the H-plane;

- на фиг.5 - одна из возможных реализаций данных изгибов, при которой один из волноводов имеет радиальное сопряжение боковых стенок (разрез вдоль оси волноводов, параллельной их узким стенкам);- figure 5 is one of the possible implementations of these bends, in which one of the waveguides has a radial conjugation of the side walls (section along the axis of the waveguides parallel to their narrow walls);

- на фиг.6 - вид на волновод, имеющий радиальное сопряжение боковых стенок.- figure 6 is a view of a waveguide having a radial conjugation of the side walls.

Уголковый изгиб волноводного тракта содержит входной волновод 1, выходной волновод 2 и согласующую неоднородность 3.The angular bending of the waveguide path contains an input waveguide 1, an output waveguide 2, and matching inhomogeneity 3.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Электромагнитная волна, поступающая на вход волновода 1, проходит по нему и поступает в ортогональный ему волновод 2. Данное устройство обладает симметрией, поэтому волноводы 1 и 2 взаимозаменяемы. Для компенсации реактивности, образованной местом сопряжения волноводов, установлена согласующая неоднородность 3, имеющая реактивность, равную по величине, но отличающуюся по знаку. При сложении отраженных сигналов от этих реактивностей они взаимно компенсируются, в результате чего достигается согласование двух ортогональных волноводов.An electromagnetic wave entering the input of the waveguide 1 passes through it and enters the orthogonal waveguide 2. This device has symmetry, therefore, waveguides 1 and 2 are interchangeable. To compensate for the reactivity formed by the interface of the waveguides, matching inhomogeneity 3 has been established, having reactivity equal in magnitude but different in sign. When adding the reflected signals from these reactances, they are mutually compensated, as a result of which the coordination of two orthogonal waveguides is achieved.

При изготовлении уголкового изгиба между волноводами различного сечения в плоскости поворота размеры согласующего прямоугольного параллелепипеда подбираются экспериментально для достижения необходимого согласования.In the manufacture of angular bending between waveguides of different sections in the plane of rotation, the dimensions of the matching rectangular parallelepiped are selected experimentally to achieve the necessary coordination.

При изготовлении согласующей неоднородности, например, методом фрезеровки, существует возможность ее формирования в процессе изготовления волноводного тракта. При этом необходима коррекция размеров неоднородности для компенсации отклонений геометрии неоднородности, связанной с технологией ее изготовления, например - компенсация скругления прямых углов.In the manufacture of matching heterogeneity, for example, by milling, there is the possibility of its formation in the manufacturing process of the waveguide path. In this case, a correction of the dimensions of the heterogeneity is necessary to compensate for deviations in the geometry of the heterogeneity associated with the technology of its manufacture, for example, compensation for rounding of right angles.

Для проверки правильности принятых технических решений на предприятии изготовлен ряд СВЧ-устройств, в которых в качестве уголковых изгибов волноводного тракта применялись данные уголковые изгибы.To verify the correctness of the adopted technical solutions, the company manufactured a number of microwave devices in which these angular bends were used as the angular bends of the waveguide tract.

На предприятии-заявителе разработана конструкторская документация предлагаемого технического решения, по которой изготовлено несколько изделий. В результате их испытаний достигнуто согласование волноводов, различающихся сечением каналов в плоскости поворота более чем в 3 раза при уменьшении трудоемкости изготовления по сравнению с прототипом до 10 раз, что подтверждает соответствие критерию «промышленная применимость» для изобретения.The applicant company has developed design documentation for the proposed technical solution, according to which several products have been manufactured. As a result of their tests, coordination was achieved for waveguides that differ in the cross-section of the channels in the plane of rotation by more than 3 times while reducing the complexity of manufacturing compared to the prototype by 10 times, which confirms compliance with the criterion of "industrial applicability" for the invention.

Claims (4)

1. Уголковый изгиб волноводного тракта, содержащий входной и выходной волноводы, расположенные под прямым углом один относительно другого, у которых стенки в плоскости изгиба совмещены, и согласующую неоднородность, отличающийся тем, что согласующая неоднородность выполнена 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.1. The angular bending of the waveguide path, containing the input and output waveguides located at right angles to one another, whose walls in the plane of the bend are aligned, and matching inhomogeneity, characterized in that the matching inhomogeneity is made in the form of a rectangular parallelepiped, one of its edges coincides with the edge formed by the outer walls of the conjugate waveguides, and two opposite faces orthogonal to this edge coincide with the combined walls of the input and output waveguides in the plane of bending. 2. Уголковый изгиб волноводного тракта по п.1, отличающийся тем, что согласующая неоднородность выполняет функцию трансформатора сечений двух прямоугольных волноводов в плоскости уголкового изгиба.2. The angular bending of the waveguide path according to claim 1, characterized in that the matching inhomogeneity performs the function of a transformer of sections of two rectangular waveguides in the plane of the angular bending. 3. Уголковый изгиб волноводного тракта по п.2, отличающийся тем, что согласующей неоднородностью осуществлено согласование двух волноводов, хотя бы один из которых имеет радиальное сопряжение боковых стенок.3. The angular bending of the waveguide path according to claim 2, characterized in that the matching inhomogeneity is the coordination of two waveguides, at least one of which has a radial conjugation of the side walls. 4. Уголковый изгиб волноводного тракта по п.2, отличающийся тем, что хотя бы одна грань согласующей неоднородности имеет сопряжение по радиусу с совмещенными стенками входного и выходного волноводов в плоскости изгиба. 4. The angular bending of the waveguide path according to claim 2, characterized in that at least one face of the matching inhomogeneity has a radius mate with the aligned walls of the input and output waveguides in the bend plane.

Images