Волноводное вращающееся сочленение

 

Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот и может быть использовано в волноводных трактах радиосредств диапазонов сантиметровых и миллиметровых волн. Цель - повышение по-, 2терь энергии при использовании гофрированных волноводов на волне ЕНн. Волноводное вращающееся сочленение содержит два отрезка 1 и 2 гофрированного волновода круглого поперечного сечения, работающего на волне ЕН i ^, сочлененных между собой торцами, перпендикулярными их оси 3 с возможностью относительного осевого вращения. Цель изобретения достигается за счет того, что отрезки 1 и.2 волновода расположены с сохранением периодичности гофрирования подлиней обращенные друг к другу торцы отрезков 1 и 2 расположены в сечениях, соответствующих максимальному внутреннему диаметру в плоскости симметрии впадины гофра, что вносит наименьшее локальное изменение волнового сопротив- 'ления, а следовательно, и наименьшее отражение и обуславливает минимальное возбуждение паразитных типов волн. 6 ил.(Лс

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

nt)s Н 01 Р 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4776104/09 (22) 29.12.89 (46) 30.01.92. Бюл. hL 4 (72) Э.А,Альховский, Н.К,Цибизов, В.И.Асафьев, B,Þ.Áoðoíîâ, А.С.Ильинский, М.В.Тупиков и В.М,Голуб (53) 621.372.831.3(088.8) (56) Саусворт Дж,г . Принципы и применения волноводной передачи. М,: Советское радио, 1955, с.384-385.

Авторское свидетельство СССР

hh 1075335, кл. Н 01 Р 1/06, 1981. (54) волноводное в РАщАющееся соЧЛЕНЕНИЕ (57) Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот и может быть использовано в волноводных трактах радиосредств диапазонов сантиметровых и миллиметровых волн. Цель — повышение поИзобретение относится к радиотехнике

СВЧ и может быть использовано в волноводных трактах радиосредств диапазонов сантиметровых и миллиметровых вблн.

Известны волноводные вращающиеся, сочленения, содержащие два идентичных отрезка волновода, имеющих круглое поперечное сечение, соединенных между собой торцами, перпейдикулярными их оси, с воэможностью осевого вращения. Основным рабочим элементом такого волноводного вращающегося сочленения является кольцевое сочленение между двумя отрезками волновода.

Однако при использовании в таких вол- новодных вращающихся сочленениях гофрированных волноводов, работающих на

„„Я „„1709436 А1, 2 терь энергии при использовании гофрированных волноводов на волне ЕН 1. Волноводное вращающееся сочленение содержит два отрезка 1 и 2 гофрированного волновода круглого поперечного сечения, работающего на волне ЕН i i, сочлененных между собой торцами, перпендикулярными их оси 3 с возможностью относительного осевого вращения. Цель изобретения достигается за счет того, что отрезки 1 и,2 вол новода расположены с сохранением периодичности гофрирования по длине и обращенныедруг к другу торцы отрезков 1 и 2 расположены в сечениях, соответствующих максимальному внутреннему диаметру в плоскости симметрии впадины гофра, что вносит наименьшее локальное изменение волнового сопротивления, а следовательно, и наименьшее отражение и обуславливает минимальное возбуждение паразитных типов волн. 6 ил. волне ЕН11, произвольный выбор сечения, в котором выполняется сочленение волноводов, приводит к неоптимальному с точки зрения потерь энергии построению волноводного вращающегося сочленения вследствие существенной зависимости потерь волны ЕН11 во вращающемся сочленении от местоположения и конструктивного выполнения сочленения волноводов.

Цель изобретения — уменьшение потерь энергии во вращающемся сочленении при использовании гофрированных волноводов на волне ЕН>>.

Поставленная цель достигается тем, что торец каждого отрезка волновода выполнен в плоскости симметрии впадины гофра.

1709436

25

35

На фиг.1 схематически изображен вариант конструктивного исполнения волнаводного вращающегося сочленения, продольное сечение; на фиг.2 и 3 — структура магнитного и электрического поля волны

ЕН11 в круглом гофрированном волноводе. соответственно; на фиг,4 — расчетная зависимость нормированных значений потерь энергии и волны ЕН11 в сочленении гофрированного волновода от значений нормированной продольной координаты местоположения сочленения; на фиг,5 и 6— результаты резонансных измерений потерь энергии волны ЕН11 в сочленении круглых гофрированных волноводов для различных случаев выполнения сочленения, Волноводное вращающееся сочленение представляет собой два отрезка 1 и 2 волновода круглого поперечного сечения. волноведущие каналы которых идентичны и имеют кольцевое периодическое гофрирование, Отрезки сочл нены между собой торцами, перпендикулярными их оси 3, с вазможностью относительного осевого вращения (фиг.3). Основным рабочим элементом вращающегося сочленения является кольцевое .сочленение 4 между отрезками волновода (элементы конструкции 5 имеют вспомогательный характер и приведены на фиг,1 в иллюстративных целях) Рабочим типом волны вращсочленения является волна ЕН11. Структура магнитного и электрического полей волны ЕН11 в круглом гофрированном волноводе представлена соответственно на фиг.2 и 3 (структуры полей получены с помощью расчета на ЭВМ с использованием известного алгоритма), Снижение потерь энергии волны ЕН11 в волноводном вращающемся сочленении достигается за счет выполнения торца каждого отрезка волновода в плоскости симметрии впадины гофра (фиг.1). Следствием такого выполнения являются два основных фактора, Отрезки волноводов во вращающемся . сочленении располагаются с сохранением периодичности гофрирования по длине вращающегося сочленения. В этом случае сочленение валноводов вносит наименьшее локальное изменение волнового сопротивления, а следовательно, и наименьшее отражение. При работе в многомодовом режиме такбе расположение отрезков волновода обуславливает, кроме того, минимальное возбуждение параэитных типов волн, а следовательно, обеспечивает минимизацию потерь на преобразование рабочей волны . ЕН11, в высшие моды.

Торцы отрезков 1 и 2 волновода, (г следовательно, и плоскость сочленения) соответствуют максимальному внутреннему диаметру гофрированного волновода (как показано на фиг.1). Выбор такого местоположения сочленения определяется характером распределения продольных токов на боковой поверхности круглого гофрированного волновода по координате, проходящей вдоль оси волновода, На фиг,4 представлена расчетная зависимость нормированных значений потерь энергии волны ЕН11 в сочленении круглого гофрированного волновода от нормированных .значений продольной координаты Z/T местоположения сочленения в пределах одного периода структуры. Значение 2/Т =- 0 (так же, как и Z/T =- 1) соответствует минимальному внутреннему сечению волновода, а значение Z/Т =- 0.5 — максимальному внутреннему сечению волновода. Нормировка потерь проведена к значению потерь в сочленении при Z/Ò == О. Из фиг.4 видно, что при Z/Т =- 0,5. т.е. в сечении, соответствующем максимальному внутреннему сечению волновода, потери волны ЕН11 в сочленении минимальны.

Расчет проведен для волновода, имеющего следующие основные параметры: максимальный внутренний диаметр 95,7 мм, глубина гофра 17,85 мм, период гофра 20,0 мм, на частоте 6 85 ГГц. Для расчета использован упомянутый выше алгоритм.

На фиг.5 и 6 представлены результаты измерения частотной зависимости затухания А волны EHii. вносимого кольцевым соосным сочленением отрезков круглого гофрированного волновода для различных значений ширины сочленения Лс (фиг,1).

Фиг.5 относится к случаю выполнения сочленения в максимальном сечении волновода, а фиг.б — к случаю выполнения сочленения в минимальном сечении волновода.

Цифрами 1, 2 и 3 на обоих графиках обозначены кривые, относящиеся, соответственно, к значениям Ьс = 0,17 мм; 0,5 мм: 1,0 мм.

Таким образом, сочленение в максимальном сечении волновода (фиг:5) вносит существенно мен ьшее затухание, чем сочленение в минимальном сечении волновода (фиг.б), что подтверждает расчетные результаты. Измерения выполнены резонансным методом на макете вращающегося сочленения, выполненного из меди и имек щего следующие геометрические размеры: максимальный внутренний диаметр 99.95 мм, глубина гофра 15,22 мм, период гофра

16,98 мм.

Применение изобретения в волноводных трактах радиосредств диапазонов СМВ и MMB позволяет обеспечить ряд преиму1709436 ществ по сравнению с известными решениями. Минимизация потерь во вращсочленении позволяет повысить энергетический потенциал радиолиний, образованный с помощью антенн с механическим сканирова- 5 нием. Наиболее эффективно предлагаемые волноводные вращающиеся сочленения могут использоваться в волноводных трактах на основе круглых гофрированных волноводов с малыми потерями, работающих на 10 волне ЕНт . В этом случае и волновод и вращающееся сочленение работают на одном и том же типе волны. Это исключает необходимость преобразования рабочей волны в тракте и приводит к дополнительно- 15 му энергетическому выигрышу за счет уменьшения потерь и отражений. Кроме того, использование несимметричной волны

ЕН без преобразования по всей длине тракта позволяет эффективно реализовывать режим поляризационного уплотнения.

Формула изобретения

Волноводное вращающееся сочленение, содержащее два идентичных отрезка волновода, имеющие круглое поперечное сечение и соединенные между собой торцами, перпендикулярными их оси, с возможностью осевого вращения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью уменьшения потерь энергии при использовании гофрированных волноводов на волне (EH% >, торец каждого отрезка волновода выполнен в плоскости симметрии впадины гофра.

1709436 l709436

О, 2/

У,ггц

1709436

Составитель Н.Цибизов

Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая

Редактор M.Òîâòèí

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5