Устройство для поворота плоскости поляризации

Изобретение относится к радиотехнической промышленности и может использоваться в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике и содержит отрезок волновода (1) с короткозамыкателями (4, 5) на торцах и двумя взаимно перпендикулярными прямоугольными отверстиями на входе (2) и выходе (3). Отрезок волновода (1) с согласующим отражателем (8) имеет прямоугольное сечение и длину, равную размеру широкой стенки, при этом прямоугольные отверстия (2, 3) расположены на обеих его широких стенках. Широкая сторона прямоугольного отверстия на входе (2) совпадает с ребром, образованным пересечением широкой и узкой стенок отрезка волновода (1), а широкая сторона прямоугольного отверстия на выходе (3) совпадает с ребром, образованным пересечением короткозамыкателя (5) и другой широкой стенки отрезка волновода. Внутри отрезка волновода установлены согласующие прямые призмы (6, 7) с размером стороны основания (0,52±0,2)b и длиной (0,9±0,1)(а-b), где a, b - размеры широкой и узкой стенки отрезка прямоугольного волновода. Плоский согласующий отражатель (8) длиной (0.9±0.2)(а-b), наклоненный под углом 45°±5° к узкой стенке отрезка прямоугольного волновода, установлен между узкой стенкой и короткозамыкателем. Технический результат заключается в сокращении продольного размера и расширении рабочего диапазона частот. 4 ил., 1 табл.

 

Предлагаемое техническое решение относится к радиотехнической промышленности и может использоваться в волноводной, антенной и СВЧ-измерительной технике.

Известен волноводный уголок [Пат. России №2171522 C1, H01Р 1/02, заявл. 2000 г., опубл. 2001 г., авт. В.А.Митин, Б.П.Ястребов, Р.Д.Позднякова], 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 a₁ - размер широкой стенки входного волновода. При этом отражатель в виде трехгранной призмы установлен так, что одна ее грань совпадает с широкой стенкой входного волновода, другая - с совмещенной стенкой входного и выходного волноводов.

Известен волноводный уголок [Пат. России №2267192 C1, H01Р 1/02, заявл. 2004 г., опубл. 2005 г., авт. В.А.Митин, Н.А.Винярская, В.А.Крылов, М.С.Рыбин], 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 а₁ - 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.

Основными недостатками этих технических решений являются: большой продольный размер, а также изменение не только поляризации, но и направления распространения СВЧ-сигнала.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому устройству является "Устройство для поворота плоскости поляризации", авт.свидетельство SU №612584А1 Н01Р/165 от 22.02.1977 г. авт. Ж.И.Лобкова и Н.С.Барит, содержащее четвертьволновый отрезок волновода Г-образного поперечного сечения с короткозамыкателями на входе и выходе, которые вместе со стенками волновода образуют два взаимно перпендикулярных прямоугольных отверстия, соответственно входное и выходное, размер широких сторон которых лежит в пределах 0,5λ_н≤g≤0,7λ_b., где 0,5λ_н - длина волны в свободном пространстве для нижней частоты рабочего диапазона; 0,7λ_b - длина волны в свободном пространстве для верхней частоты рабочего диапазона.

Основными недостатками указанного технического решения являются большой продольный размер и малый рабочий диапазон частот.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что устройство содержит отрезок волновода с короткозамыкателями на торцах и двумя взаимно перпендикулярными прямоугольными отверстиями на входе и выходе. Новыми признаками предлагаемого устройства для поворота плоскости поляризации является то, что отрезок волновода имеет прямоугольное сечение и длину, равную размеру широкой стенки, а вышеуказанные прямоугольные отверстия имеют размеры, соответствующие сечению отрезка волновода, и расположены на обеих его широких стенках таким образом, что широкая сторона прямоугольного отверстия на входе совпадает с ребром, образованным пересечением широкой и узкой стенок отрезка волновода, а широкая сторона прямоугольного отверстия на выходе совпадает с ребром, образованным пересечением короткозамыкателя и другой широкой стенки отрезка волновода. В результате продольная ось отрезка волновода ориентирована перпендикулярно направлению распространения СВЧ-сигнала через прямоугольные отверстия на входе и выходе. При этом внутри отрезка волновода напротив каждого из прямоугольных отверстий установлены согласующие прямые призмы с размером стороны основания (0,52±0,2)b и длиной (0,9±0,1)(а-b), где а и b - соответственно размеры широкой и узкой стенок отрезка прямоугольного волновода. Эти призмы лежат одной боковой гранью на одной из широких стенок отрезка прямоугольного волновода, а другой боковой гранью - на его узкой стенке на входе и на короткозамыкателе на выходе. Каждая призма расположена таким образом, чтобы не пересекать прямоугольных отверстий на входе и выходе. При этом плоский согласующий отражатель длиной (0,9±0,2)(а-b), наклоненный под углом 45°±5° к узкой стенке отрезка прямоугольного волновода, установлен между узкой стенкой и короткозамыкателем.

Технический результат предлагаемого решения заключается в сокращении продольного размера и расширении рабочего диапазона частот.

На фиг.1 приведено схематическое изображение устройства для поворота плоскости поляризации.

На фиг.2 приведен вид по стрелке А, где:

а и b - соответственно размеры широкой и узкой стенок отрезка прямоугольного волновода;

p - размер оснований призмы;

d - длина призмы;

D - длина согласующего плоского отражателя;

α - угол наклона согласующего плоского отражателя к узкой стенке отрезка прямоугольного волновода.

На фиг.3 приведен вид по стрелке В.

На фиг.4 приведен график зависимости коэффициента стоячей волны (КСВ) от частоты (f) в диапазоне частот (Δf) для различных реализаций устройства для поворота плоскости поляризации, размеры которого представлены в таблице 1.

Устройство для поворота плоскости поляризации состоит из отрезка волновода 1, прямоугольных отверстий на входе 2 и выходе 3, короткозамыкателей на торцах отрезка волновода 4 и 5, согласующих прямых призм на входе 6 и на выходе 7, плоского согласующего отражателя 8.

Принцип работы предлагаемого устройства заключается в следующем: СВЧ-сигнал, поступивший в отрезок прямоугольного волновода 1 с короткозамыкателями 4 и 5 через прямоугольное отверстие на входе 2 и далее последовательно отразившись от согласующей призмы 6, согласующего отражателя 8 и согласующей призмы 7, выходит из него через прямоугольное отверстие на выходе 3. Согласование предлагаемого устройства по КСВ обеспечено за счет расположенных определенным образом относительно прямоугольных отверстий на входе и выходе согласующих прямых призм и плоского согласующего отражателя, а поворот плоскости поляризации - за счет перпендикулярного расположения прямоугольных отверстий на входе и выходе, через которые распространяется сигнал основной моды - волны Н₁₀.

Сокращение продольного размера устройства для поворота плоскости поляризации получено за счет того, что отрезок прямоугольного волновода ориентирован своей продольной осью перпендикулярно направлению распространения СВЧ-сигнала через прямоугольные отверстия на входе и выходе, а расширение рабочего диапазона частот достигнуто за счет определенного выбора размеров согласующих прямых призм и плоского отражателя.

Результаты практической реализации предложенного технического решения не вызывают сомнения. Изготовлены и прошли испытания экспериментальные образцы устройств поворота плоскости поляризации различных сечений для различных частот. Испытания подтвердили реализацию заявленного технического эффекта.

Устройство для поворота плоскости поляризации, содержащее отрезок волновода с короткозамыкателями на торцах и двумя взаимно перпендикулярными прямоугольными отверстиями на входе и выходе, отличающееся тем, что отрезок волновода с согласующим отражателем имеет прямоугольное сечение и длину, равную размеру широкой стенки, при этом прямоугольные отверстия имеют размеры, соответствующие сечению отрезка волновода, и расположены на обеих его широких стенках таким образом, что широкая сторона прямоугольного отверстия на входе совпадает с ребром, образованным пересечением широкой и узкой стенок отрезка волновода, а широкая сторона прямоугольного отверстия на выходе совпадает с ребром, образованным пересечением короткозамыкателя и другой широкой стенки отрезка волновода, причем внутри отрезка волновода напротив каждого из прямоугольных отверстий установлены согласующие прямые призмы с размером стороны основания (0,52±0,2)b и длиной (0,9±0,1)(а-b), где a, b - размеры широкой и узкой стенки отрезка прямоугольного волновода, не пересекающие прямоугольные отверстия и лежащие одной боковой гранью на одной из широких стенок отрезка прямоугольного волновода, а другой боковой гранью на его узкой стенке на входе и на короткозамыкателе на выходе соответственно, при этом плоский согласующий отражатель длиной (0,9±0,2)(а-b), наклоненный под углом 45°±5° к узкой стенке отрезка прямоугольного волновода, установлен между узкой стенкой и короткозамыкателем.