Миниатюрный коаксиально-волноводный переход

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот. Миниатюрный коаксиально-волноводный переход относится к технике сверхвысоких частот. Технический результат состоит в том, что уменьшаются габаритные размеры устройства при обеспечении согласования с входной линией. Центральный проводник коаксиальной линии содержит по крайней мере один трансформирующий отрезок, диаметр которого больше диаметра остальной части центрального проводника, добавлены выступ на широкой стенке волноводной секции, расположенный напротив коаксиального возбуждающего элемента, и диэлектрический стержень, который вставлен в выборку металлической цилиндрической втулки центрального проводника и упирается в выступ. В результате обеспечивается согласование прямоугольных и Н-образных волноводов с коаксиальными линиями передачи. 1 з.п ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и предназначено для построения антенно-фидерных трактов в радиотехнических системах различного назначения. Устройство содержит металлическую пластину с отверстиями для крепления к стандартному волноводному фланцу и короткозамкнутый отрезок волновода. В широкой стенке короткозамкнутого отрезка волновода имеется отверстие, в котором располагается коаксиальный возбуждающий элемент, состоящий из металлического штыря с цилиндрическим окончанием большего диаметра и диэлектрической втулки, окружающей металлический штырь. Техническим результатом является уменьшение габаритов устройства при обеспечении согласования с входной линией.

Известен коаксиально-волноводный переход [Patent US 3725824], имеющий короткозамкнутый четвертьволновый отрезок волновода и клиновидный гребень длиной более половины длины волны в волноводной секции, расположенный на одной из широких стенок волновода. Коаксиальная линия входит в волновод из другой широкой стенки. Ее центральный проводник входит в отверстие в клиновидном гребне и отделен от него тонкой тефлоновой втулкой, не имея электрического контакта со стенками отверстия. Вблизи волновода центральный проводник коаксиальной линии имеет отрезки с различными диаметрами. На узких стенках волновода напротив центра суженной части клиновидного гребня имеются выступы в виде полушара, которые улучшают импеданс в рабочей полосе частот. Данный переход согласован с 25-Омной коаксиальной линией. Недостатками этого перехода являются большие размеры, сложность конструкции и узкая полоса рабочих частот, которая при КСВН=1.1 составляет 13%.

Известен коаксиально-волноводный переход [Patent US 4139828], в котором центральная жила коаксиальной линии вводится в волновод через отверстие в торцевой стенке волновода параллельно его боковым стенкам, а внешний проводник соединен с торцевой стенкой. Отверстие расположено посередине между боковыми стенками волновода в нижней половине торцевой стенки. Верхняя половина торцевой стенки отодвинута и образует короткозамкнутый четвертьволновый отрезок волновода с уменьшенной высотой боковых стенок, расположенный над коаксиальной линией. Центральная ось коаксиальной линии является параллельной относительно оси волновода. В переходе нет электрического контакта между центральной коаксиальной жилой и стенкой волновода. Недостатками такой конструкции являются узкая полоса рабочих частот и неудобство крепления коаксиального разъема к торцевой стенке волновода.

Известен коаксиально-волноводный переход [Massimiliano Simeoni, Cristian I. Coman, Ioan E. Lager Patch end-launchers - a family of compact collinear coaxial-to-rectangular waveguide transitions // IEEE Trans. 2006. Vol. MTT-54, N 4], волновод которого возбуждается планарным излучателем круглой формы, расположенным параллельно торцевой стенке и соединенным с центральным проводником коаксиальной линии. Центральный проводник коаксиальной линии вводится в волновод через отверстие в торцевой стенке волновода параллельно его боковым стенкам, а ее внешний проводник соединен с торцевой стенкой. Отверстие расположено посередине между боковыми стенками волновода в нижней половине торцевой стенки. Недостатком такой конструкции является узкая полоса рабочих частот, которая по уровню s11= -10 дБ (КСВН=2) составляет 14% и очень чувствительна к погрешностям изготовления. При изменении радиуса планарного излучателя на ±100 мкм центральная частота смещается на 600 МГц. Расширение рабочей полосы частот до 25% по уровню s11= -10 дБ (КСВН=2) достигается добавлением еще одного круглого печатного излучателя, расположенного параллельно первому и имеющего с ним емкостную связь. Диапазон расширяется за счет формирования цепи с двумя резонансами, но чувствительность электрических характеристик устройства к погрешностям изготовления при этом не уменьшается.

Известен коаксиально-волноводный переход [RU 2325017], содержащий короткозамкнутый отрезок прямоугольного волновода с металлическим ребром Т-образной формы, который соединен с коаксиальной линией посредством индуктивного штыря. Индуктивный штырь расположен под углом 90° в центре широкой стенки волновода на расстоянии 0.8677 длины перехода от короткозамкнутого конца волновода. Конструкция перехода выполнена одноступенчатой, внешний и внутренний проводники коаксиальной линии расположены соосно, а радиусы внутреннего проводника коаксиальной линии и индуктивного штыря не равны между собой. Недостатком этой конструкции является узкая полоса рабочих частот.

Из известных решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является коаксиально-волноводный переход [Patent US 4463324], принимаемый за прототип. Коаксиальная линия располагается в волноводном фланце перпендикулярно широкой стенке волновода. Центральный проводник коаксиальной линии входит в волновод в середине широкой стенки, а на его конце имеется металлическая цилиндрическая втулка в виде (форме) зонда, которая окружена диэлектрической втулкой. Конец волновода замкнут металлической пластиной. Недостатком этой конструкции является узкая полоса рабочих частот.

Целью изобретения является расширение рабочей полосы частот и уменьшение величины коэффициента стоячей волны (КСВН) без увеличения размеров устройства. Расширение диапазона рабочих частот позволяет использовать изобретение для соединения широкополосных рупорных антенн с коаксиальной линией, а уменьшение КСВН улучшает качество фидерных устройств, содержащих волноводы и коаксиальные линии.

Поставленная цель достигается следующими изменениями: в известном коаксиально-волноводном переходе, согласно изобретению, центральный проводник коаксиальной линии содержит по крайней мере один трансформирующий отрезок, диаметр которого больше диаметра остальной части центрального проводника, добавлены выступ на широкой стенке волноводной секции, расположенный напротив коаксиального возбуждающего элемента, и диэлектрический стержень, который вставлен в выборку металлической цилиндрической втулки центрального проводника и упирается в выступ.

Отличительные признаки являются существенными, так как позволяют достичь поставленной задачи и получить технический эффект. Минимальное значение КСВН во всей рабочей полосе частот прямоугольного волновода обеспечивается размещением металлического штыря на расстоянии четверти длины волны от короткозамкнутого конца волновода, выбором радиуса и длины трансформирующих отрезков и выбором размеров выступа, расположенного напротив коаксиального возбуждающего элемента.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлен вид коаксиально-волноводного перехода со стороны подключения волновода. На фиг.2 показано сечение перехода в плоскости, проходящей через середину широких стенок волновода (А-А).

Заявляемый коаксиально-волноводный переход состоит из металлической пластины 1, в которой выполнено углубление 2, образующее короткозамкнутый отрезок волновода. Через отверстие в широкой стенке короткозамкнутого отрезка волновода в волновод введен коаксиальный возбуждающий элемент, состоящий из металлического штыря 3 с цилиндрическим окончанием большего диаметра 4 и диэлектрической втулки 5, окружающей металлический штырь 3. Металлический штырь, являющийся продолжением центрального проводника входной коаксиальной линии, имеет, по крайней мере, один трансформирующий отрезок 6, диаметр которого больше диаметра центрального проводника коаксиальной линии. Короткозамкнутый отрезок волновода имеет выступ в виде гребня 7, расположенного напротив коаксиального возбуждающего элемента. Между волноводным гребнем и возбуждающим коаксиальным элементом расположен диэлектрический стержень 8, один конец которого помещен в отверстие, выполненное в торце цилиндрического окончания коаксиального возбуждающего элемента.

Металлический штырь 3 с цилиндрическим окончанием большего диаметра 4 размещается параллельно силовым линиям в максимуме электрического поля, что дает возможность, так же, как и в прототипе, трансформировать ТЕМ-волну коаксиальной линии в основную волну прямоугольного волновода.

Заявленный коаксиально-волноводный переход позволяет осуществлять согласование прямоугольных и Н-образных волноводов с коаксиальными линиями передачи. Примерами его конкретного применения являются разработанные устройства. Использование заявленных отличительных признаков позволило разработать комплект высококачественных малогабаритных переходов с коаксиальной линии на прямоугольные волноводы стандартного сечения. Изготовленные переходы имеют КСВН менее 1.25 для волновода 23∗10 (диапазон 8-12 ГГц), менее 1.2 для волновода 16∗8 (диапазон 12-18 ГГц) и менее 1.3 для волновода 11∗5.5 (диапазон 18-26.5 ГГц). Переход на стандартный Н-образный волновод в диапазоне 8-18 ГГц имеет КСВН не хуже 1.25.

Данный переход также применяется для согласования рупорных СВЧ-антенн различных частотных диапазонов с коаксиальной линией.

Источники информации

1. Patent US 3725824, 1973 г.

2. Patent US 4139828, 1979 г.

3. Massimiliano Simeoni, Cristian I. Coman, Ioan E. Lager Patch end-launchers - a family of compact collinear coaxial-to-rectangular waveguide transitions // IEEE Trans. 2006. Vol. MTT-54, N 4.

4. RU 2325017, 2006 г.

5. Patent US 4463324, 1984 г.

1. Коаксиально-волноводный переход, содержащий металлическую пластину с отверстиями для крепления к стандартному волноводному фланцу, в которой выполнено углубление в виде короткозамкнутого отрезка волновода и отверстие в широкой стенке короткозамкнутого отрезка волновода, из которого в волновод введен коаксиальный возбуждающий элемент, состоящий из металлического штыря с цилиндрическим окончанием большего диаметра и диэлектрической втулки, окружающей металлический штырь, отличающийся тем, что металлический штырь, являющийся продолжением центрального проводника входной коаксиальной линии, имеет, по крайней мере, один трансформирующий отрезок, диаметр которого больше диаметра центрального проводника коаксиальной линии, а короткозамкнутый отрезок волновода имеет выступ в виде гребня, расположенного напротив коаксиального возбуждающего элемента.

2. Коаксиально волноводный переход по п.1, отличающийся тем, что между волноводным гребнем и возбуждающим коаксиальным элементом расположен диэлектрический стержень, один конец которого помещен в отверстие, выполненное в торце цилиндрического окончания коаксиального возбуждающего элемента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области микроволновой электроники, а именно к фильтрам сигналов СВЧ-диапазона. .

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в РЛС и системах связи, преимущественно в сантиметровом и миллиметровом диапазоне длин волн. .

Изобретение относится к области радиотехники, а более конкретно к СВЧ направленным ответвителям, и может быть использовано в широкополосных приемных, передающих и измерительных устройствах СВЧ.

Изобретение относится к устройствам сверхвысокочастотной (СВЧ) техники и может найти применение в области радиолокации, радионавигации, связи, антенно-фидерных системах и радиоизмерительной технике для направленного ответвления части мощности из СВЧ-тракта.

Изобретение относится к устройствам мобильной связи, таким как сотовые телефоны; многодиапазонные и многофункциональные устройства; устройства, поддерживающие кроме голосовой связи мультимедийные приложения, и может быть использовано для улучшения работы антенной системы мобильного устройства связи.

Изобретение относится к радиотехнической промышленности и может использоваться в волноводной СВЧ антенной технике в составе фазированных антенных решеток. .

Изобретение относится к устройствам связи источника сигнала с нагрузками. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано как устройство для ответвления электромагнитной энергии, преимущественно в магистральных коаксиальных кабелях.

Изобретение относится к технике СВЧ, а именно к волноводным переходам, служащим для передачи электромагнитных волн из волновода в волноводную линию передачи сверхвысокочастотных сигналов (свч) и обратно.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах, например, для формирования амплитудно-фазового распределения в приемопередающих активных фазированных антенных решетках.

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ, а именно к волноводным трактам антенных решеток, и может быть использовано в антенных системах с частотным сканированием

Изобретение относится к электронным устройствам с множеством печатных плат, использующим опорный элемент, поддерживающий печатные платы, как канал передачи беспроводного сигнала

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот, в качестве схем сложения транзисторных усилителей мощности, используемых в предварительных и оконечных каскадах

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ) и предназначено для распределения входного сигнала с заданным соотношением мощностей и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах, например, для формирования амплитудного распределения в приемопередающих фазированных антенных решетках (ФАР)

Изобретение относится к области сверхвысокочастотных полупроводниковых усилителей

Изобретение относится к технике СВЧ и может найти широкое применение в системах активных фазированных антенных решеток, радиопередающих устройствах и системах, использующих мощность СВЧ

Изобретение относится к области сверхвысокочастотной (СВЧ) радиотехники, а именно к устройствам переноса энергии на волноводных и микрополосковых линиях

Изобретение относится к устройствам связи источника сигнала с нагрузками

Изобретение относится к области сверхвысокочастотной (СВЧ) радиотехники и может быть использовано в волноводной измерительной, антенной технике, приемных и передающих устройствах СВЧ. Технический результат - обеспечение полного синфазного отражения волны нагрузкой в широкой полосе частот (до 66%) в прямоугольных волноводных трактах с диэлектрическим заполнением. Запредельная волноводная нагрузка состоит из отрезка прямоугольного волновода длиной не менее 2/5 длины волны на наивысшей частоте рабочей полосы частот и короткозамыкающей стенки и используется в волноводных трактах с диэлектрическим заполнением. ЗВН используется для отражения ТЕ волны с сохранением фазы и амплитуды благодаря эффекту синфазного отражения волны в объеме отрезка запредельного прямоугольного волновода. 2 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиолокации, радионавигации, связи, антенных системах и радиоизмерениях как самостоятельное устройство. Техническим результатом является увеличение рабочей полосы частот при одновременном уменьшении габаритных размеров. Миниатюрный широкополосный квадратурный направленный ответвитель на элементах с сосредоточенными параметрами состоит из двух пар индуктивно связанных катушек, соединенных последовательно, и конденсаторов, при этом индуктивно связанные катушки выполнены в виде плоских прямоугольных спиральных проводников, расположенных парами друг под другом в слоях многослойной керамической платы на определенном расстоянии друг от друга для обеспечения требуемого коэффициента индуктивной связи, введены дополнительные конденсаторы, включенные между выводами пар катушек и между выводами пар катушек и землей. 7 ил.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот

Наверх