Свч-аттенюатор

Использование: для использования аттенюатор с фиксированным затуханием при измерениях в волноводных трактах с высоким уровнем мощности. Сущность изобретения заключается в том, что СВЧ-аттенюатор содержит металлический прямоугольный волновод, поглотитель и экран, при этом волновод выполнен с высотой b узкой стенки и шириной а широкой стенки, в котором образованы два сопряженных друг с другом идентичных плавных перехода длиной L переменной высоты, уменьшающейся до b2, поглощающая поверхность каждого перехода совмещена с поглощающей поверхностью поглотителя шириной s, расположенной на одной из широких стенок волновода, а отражающая поверхность перехода расположена на противоположной широкой стенке, при условии s<a, α=arctg((b-b2)/L), где α - угол наклона перехода. Технический результат: обеспечение возможности уменьшения КСВН и неравномерности коэффициента передачи в полосе частот волновода, плавного изменения электрической прочности и настройки затухания в небольших пределах при конструктивном и технологическом упрощении. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано как аттенюатор с фиксированным затуханием при измерениях в волноводных трактах с высоким уровнем мощности.

Известны фиксированные поглощающие аттенюаторы [1] для волноводов с объемным поглощающим сопротивлением. Аттенюатор представляет отрезок волноводной трубы с фланцами, внутри которой установлено поглощающее сопротивление.

Недостатками их конструкции являются:

- сложная форма поглотителя, требующая для своего изготовления не менее сложную оправку, что приводит к увеличению затрат на ее производство;

- наличие клеевых или воздушных зазоров между поглотителем и волноводом, увеличивающих переходное тепловое сопротивление;

- неуказанные электрические характеристики: КСВН и неравномерность коэффициента передачи в диапазоне частот волновода.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является волноводный аттенюатор [2], принятый за прототип, содержащий отрезок прямоугольного волновода и объемное поглощающее сопротивление, отличающийся тем, что объемное поглощающее сопротивление выполнено в виде основной прямоугольной призмы, плоскость основания которой сопряжена с плоскостью одной из широких стенок прямоугольного волновода, ширина основания равна ширине прямоугольного волновода, а высота меньше высоты прямоугольного волновода, при этом основная призма хотя бы с одной из сторон, параллельной поперечному сечению прямоугольного волновода, сопряжена с согласующим элементом в виде дополнительной прямоугольной призмы, конструктивно объединенным с основной призмой и выполненным из материала основной призмы, при этом плоскость основания дополнительной призмы совпадает с плоскостью сопряжения основной призмы с волноводом, ширина основания равна ширине прямоугольного волновода, а высота дополнительной призмы меньше высоты основной призмы.

Недостатками данной конструкции являются:

- технологические сложности при изготовлении профиля поглотителя;

- необходимость дополнительной обработки поглотителя при настройке на фиксированное затухание.

Техническим результатом заявляемого СВЧ-аттенюатора является уменьшение КСВН и неравномерности коэффициента передачи в полосе частот волновода, плавное изменение электрической прочности, а также возможность настройки затухания в небольших пределах при конструктивном и технологическом упрощении.

Технический результат достигается тем, что СВЧ-аттенюатор содержит металлический прямоугольный волновод, поглотитель и экран. Волновод выполнен с высотой b узкой стенки и шириной а широкой стенки, в котором образованы два сопряженных друг с другом идентичных плавных перехода длиной L переменной высоты, уменьшающейся до b2. Поглощающая поверхность каждого перехода совмещена с поглощающей поверхностью поглотителя шириной s, расположенной на одной из широких стенок волновода, а отражающая поверхность перехода расположена на противоположной широкой стенке, при условии s<a, α=arctg((b-b2)/L), где α угол наклона перехода. Поглощающая поверхность поглотителя может быть выполнена в виде прямоугольника, причем его ширина s находится в пределах 0.6а≤s≤0.7а.

Для уменьшения КСВН все стенки одного из плавных переходов могут быть металлизированы, но при этом длина топологии аттенюатора увеличится вдвое.

Два идентичных плавных перехода позволяют плавно изменять электрическую прочность аттенюатора и упростить его изготовление.

Высота b2 плавных переходов определяет начальное затухание аттенюатора до настройки.

При настройке затухания фрезеруют место сопряжения плавных переходов, увеличивая высоту b2, что позволяет уменьшить начальное затухание до требуемого.

Угол наклона α=arctg((b-b2)/L) перехода влияет на КСВН аттенюатора. Для получения КСВН<1.1 угол α может находиться в пределах 0°≤α≤6°. При α=0° наклонная поверхность перехода становится плоской, а сам переход вырождается в прямоугольный волновод.

Для простоты изготовления поглощающая поверхность перехода расположена на плоской широкой стенке волновода и совмещена с поглощающей поверхностью поглотителя, что позволяет использовать поглотитель простой формы: прямоугольный параллелограмм, и выбирать ширину s поглотителя без жесткой привязки к ширине а широкой стенки волновода.

Для получения минимальной неравномерности коэффициента передачи и равномерного распределения СВЧ-энергии в объеме поглотителя ширина s поглощающей поверхности поглотителя должна находиться в пределах 0.6а≤s≤0.7а в зависимости от параметров материала поглотителя: диэлектрической проницаемости ε и тангенса угла диэлектрических потерь tgδ.

Предлагаемая конструкция СВЧ-аттенюатора поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого СВЧ-аттенюатора, где: металлический волновод - 1, поглотитель - 2, экран - 3, плавный переход - 4.

На фиг. 2 представлена конструкция предлагаемого СВЧ-аттенюатора по п. 3.

На фиг. 3 представлены оптимизированные топологии 10 дБ СВЧ-аттенюаторов с фиксированной длиной поглотителя: а - конструкция фиг. 1, б - конструкция фиг. 2.

На фиг. 4 представлены графики КСВН в диапазоне частот 26-40 ГГц для топологий фиг. 3.

На фиг. 5 представлены графики коэффициента передачи S21 в диапазоне частот 26-40 ГГц для топологий фиг. 3.

На фиг. 6 представлены зависимости коэффициента передачи S21 от высоты b2 плавного перехода на частоте 35 ГГц для топологий фиг. 3.

Пример

Волновод 1 выполнен из меди прямоугольным. Корпус волновода 1 выполнен из двух частей, разделенных по широкой стенке и соединенных винтами. Высота узкой стенки b=3.4 мм, ширина широкой стенки а=7.2 мм. В корпусе выполнены два сопряженных друг с другом идентичных плавных перехода 4. Каждый плавный переход 4 имеет длину L=17 мм, высота уменьшается до b2=2.26 мм, а угол наклона α≈3.8°. На плоской широкой стенке перехода расположен поглотитель 2 так, что его поглощающая поверхность совмещена с плоскостью широкой стенки. Поглотитель 2 выполнен в форме прямоугольного параллелограмма из корундо-титанатной керамической пластины КТ-30 длиной 2L=34 мм и высотой 2 мм. Ширина поглощающей поверхности поглотителя 2 s=4.5 мм. Поглотитель 2 помещен в экран 3, выполненный из меди, и закреплен в нем электропроводным клеем или пайкой. Пример соответствует топологии фиг. 3а.

Предлагаемый СВЧ-аттенюатор работает следующим образом.

Электромагнитная волна, распространяясь в прямоугольном волноводе 1, попадает в канал первого плавного перехода 4 переменной высоты. Падая на поглощающую поверхность поглотителя 2, электромагнитная волна затухает, преобразуясь в тепловую энергию, которая отводится через экран 3 на систему охлаждения. Непоглощенная часть энергии электромагнитной волны попадает в канал второго плавного перехода 4 переменной высоты, где процесс ее поглощения и преобразования в тепловую энергию с отводом тепла происходит так же, как и в первом переходе 4.

Возможность реализации предлагаемого изобретения проверена расчетным путем на топологиях СВЧ-аттенюаторов, представленных на фиг. 3, с фиксированной длиной L и шириной s поглотителя.

Графики КСВН (фиг. 4) топологий СВЧ-аттенюаторов показывают, что конструкция фиг. 3б имеет лучшее согласование (КСВН<1,02) по сравнению с конструкцией фиг. 3а, но достигается этот результат вдвое большей длиной топологии аттенюатора. Однако увеличение длины аттенюатора может оказаться удобным для монтажа габаритной системы охлаждения.

Графики коэффициента передачи S21 (фиг. 5) топологий СВЧ-аттенюаторов показывают низкий уровень его неравномерности (ΔS21=0,15…0,2 дБ) в полосе частот волновода, что говорит о широкополосности аттенюатора.

Графики зависимости коэффициента передачи S21 от высоты b2 плавного перехода на частоте 35 ГГц (фиг. 6) показывают возможность настройки S21 в диапазоне более 10 дБ.

Экспериментальные 10-дБ СВЧ-аттенюаторы с волноводным каналом [7.2×3.4] общей длиной 5 см, у которых в качестве поглотителя использовалась корундо-титанатная керамическая пластина КТ-30 высотой 2 мм, позволили получить КСВН менее 1,1.

Применяя поглотители, выполненные из других поглощающих материалов, и корректируя ширину s поглощающей поверхности поглотителя и высоту перехода b2, можно использовать СВЧ-аттенюатор на низкий, средний и высокий уровни мощности.

Источники информации

1. И.П. Бушминский. Изготовление элементов конструкций СВЧ. Волноводы и волноводные устройства. - М.: Высшая школа, 1974 г., с. 182, рис. 3.6.

2. Заявка №2012147432/08 РФ, МПК Н01Р 1/26. Волноводный аттенюатор. - Заявл. 07.11.12; опубл. 20.05.14, Бюл. №14.

1. СВЧ-аттенюатор, содержащий металлический прямоугольный волновод, поглотитель и экран, отличающийся тем, что волновод выполнен с высотой b узкой стенки и шириной а широкой стенки, в котором образованы два сопряженных друг с другом идентичных плавных перехода длиной L переменной высоты, уменьшающейся до b2, поглощающая поверхность каждого перехода совмещена с поглощающей поверхностью поглотителя шириной s, расположенной на одной из широких стенок волновода, а отражающая поверхность перехода расположена на противоположной широкой стенке, при условии s<a, α=arctg((b-b2)/L), где α - угол наклона перехода.

2. СВЧ-аттенюатор по п. 1, отличающийся тем, что поглощающая поверхность поглотителя выполнена в виде прямоугольника, причем его ширина s находится в пределах 0.6а≤s≤0.7а.

3. СВЧ-аттенюатор по п. 1, отличающийся тем, что все стенки одного из плавных переходов металлизированы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике СВЧ и представляет собой волноводный переключатель. Переключатель содержит концентрично расположенные статор и ротор с выполненными в них волноводными каналами, узел управления, устройство фиксации ротора относительно статора и исполнительное устройство.

Изобретения относятся к областям радиосвязи, радиолокации, радионавигации и радиоэлектронной борьбы и могут быть использованы для создания устройств усиления и частотной демодуляции.

Изобретение предназначено для формирования задающих цепей генераторов, устройств частотной селекции и др. Техническим результатом изобретения является увеличение отношения первых двух резонансных частот полоскового резонатора при сохранении высокой добротности и миниатюрности и позволяет расширить протяженность полосы заграждения полосно-пропускающих фильтров на его основе.

Изобретение относится к волноводам мультиплексоров, встроенных в космическое оборудование для спутников. Технический результат состоит в создании малогабаритного и простого во внедрении термоэластичного воздействующего устройства, позволяющего обеспечить фазовую стабильность волновода.

Изобретение относится к устройствам обработки и коммутации СВЧ-сигналов на полупроводниковых приборах и предназначено для использования в телекоммуникационных системах, электрически управляемых устройствах СВЧ-электроники, таких как полосовые или селективные фильтры, антенны, перестраиваемые генераторы.

Изобретение относится к микроволновой технике и предназначено для применения в бортовой аппаратуре радиолокационных, коммуникационных и измерительных систем, подверженных воздействию внешних факторов.

Изобретение относится к технике СВЧ. Технический результат - повышение надежности и скорости переключения, увеличение уровня выходной мощности и уровня радиационной стойкости.

Изобретение относится к области полупроводниковых изделий. Технический результат - повышение надежности устройства путем снижения влияния DX центров, повышения плотности электронов и устранения деградации в гетероструктуре.

Изобретение относится к области полупроводниковых изделий, Технический результат - повышение надежности устройства путем снижения влияния DX центров, повышения плотности электронов и устранения деградации в гетероструктуре.

Изобретение относится к области полупроводниковых изделий. Технический результат - повышение надежности устройства путем снижения влияния DX центров, повышения плотности электронов и устранения деградации в гетероструктуре.

Многослойный полосно-пропускающий фильтр, относящийся к микроволновой и оптической технике, содержит параллельные слои диэлектрика резонансной толщины, каждый из которых отделен один от другого и от окружающего пространства прилегающими зеркалами. При этом каждое его зеркало выполнено в виде плоской решетки полосковых проводников. Техническим результатом изобретения является улучшение селективных свойств фильтра, выражающееся в расширении полос заграждения выше и ниже полосы пропускания за счет значительного сужения паразитных полос пропускания. 3 ил.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано как оконечная нагрузка в волноводных трактах с высоким уровнем мощности и в качестве эталонной измерительной согласованной нагрузки. Техническим результатом является уменьшение коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) и длины СВЧ-нагрузки при конструктивном и технологическом упрощении. Для этого СВЧ-нагрузка содержит металлический волновод, поглотитель и экран. Волновод выполнен прямоугольным с высотой b узкой стенки и шириной а широкой стенки, в котором образован плавный переход переменной высоты, уменьшающейся до нуля на длине L. Поглощающая поверхность перехода совмещена с поглощающей поверхностью поглотителя шириной s, расположенной на одной из широких стенок волновода, а отражающая поверхность перехода - на противоположной широкой стенке, при условии s<a, α=arctg(b/L), где α - угол наклона перехода. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к СВЧ-технике. Невзаимный схемный элемент содержит: ферримагнетик, который размещен поверх схемной платы, проводящую крышку, которая закрывает верхнюю поверхность ферримагнетика и выполнена как единое целое, множество соединительных частей, которые электрически соединяют проводящую крышку с множеством соответствующих линий передачи сигналов поверх схемной платы; и магнит, который прикладывает магнитное поле к ферримагнетику. При этом упомянутое множество соединительных частей выполнено снаружи проводящей крышки. Технический результат заключается в упрощении конструкции невзаимного схемного элемента. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам. Соединение между антенным устройством и устройством радиосвязи содержит фланцевые участки, включающие в себя неконтактные противостоящие поверхности и участки волновода, проходящие через неконтактные противостоящие поверхности, каждый из которых выполнен для антенного устройства и устройства радиосвязи; дроссельную канавку, сформированную вне упомянутого участка волновода на любой одной или на обеих неконтактных противостоящих поверхностях антенного устройства и устройства радиосвязи, и волновод, сформированный из упомянутых участков волновода, противостоящих один другому, с просветом между ними в состоянии, в котором антенное устройство и устройство радиосвязи прикреплены один к другому, и неконтактные противостоящие поверхности непосредственно противостоят друг другу с просветом между ними и помещаются параллельно друг другу, и при этом фланцевые участки противостоят друг другу с промежутком между ними. Технический результат заключается в устранении несимметричности контакта. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат - расширение полосы пропускания при уменьшении габаритов трансформатора. Для этого используется ступенчатый трансформатор СВЧ, состоящий из каскадно включенных ступеней с параллельно включенными четвертьволновыми отрезками связанных полосковых линий с различными волновыми сопротивлениями, в котором электромагнитная связь между вышеуказанными ступенями осуществляется вышеуказанными четвертьволновыми отрезками, посредством того, что их электрическое соединение производится каскадно параллельным соединением вышеуказанных линий с помощью перемычек, в результате чего линия, представляющая первую высокоомную ступень, имеет электромагнитную связь с двумя линиями, включенными с ней параллельно с помощью первой и второй параллельных перемычек, причем эти две линии представляют собой вторую ступень и имеют электромагнитную связь с двумя другими линиями, также включенными параллельно с помощью первой и третьей параллельных перемычек, причем эти две другие линии представляют собой третью низкоомную ступень. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано для подавления внеполосных и паразитных колебаний в трактах приемопередающих систем, в том числе высокой мощности, а также для грубого измерения частоты микроволнового излучения. Волноводный ФНЧ представляет собой прямоугольный волновод конечной длины с фланцами со встроенными в него со стороны его широких стенок напротив друг друга диафрагмами с зазором между ними, по крайней мере часть из которых (одинаковых по высоте) является набором низкоомных секций фильтра, носящих емкостной характер, между которыми расположены высокоомные секции фильтра, образованные участками прямоугольного волновода между соседними вдоль широкой стенки прямоугольного волновода диафрагмами и носящие индуктивный характер. Остальные диафрагмы, расположенные на входе и выходе фильтра, служат для согласования с входным и выходным волноводами, что обеспечивает минимизацию потерь в полосе пропускания фильтра. Перестройка частоты среза ФНЧ осуществляется введением в центральную часть ФНЧ двух дополнительных диафрагм, изменяющих индуктивность центральной секции фильтра, что позволяет перестраивать частоту среза фильтра на величину до 3% от частоты среза и не ухудшая значительно потерь в рабочей полосе фильтра (≤3 дБ). Технический результат заключается в разработке простого в изготовлении волноводного фильтра низких частот, имеющего перестройку частоты среза и обеспечивающего подавление паразитных сигналов на частотах, превышающих частоту среза не менее чем в два раза, обладающего минимальными потерями в полосе пропускания. Фильтр предназначен для использования в дециметровом и сантиметровом диапазонах длин волн. Использование специальной технологии изготовления, например электроэрозионной обработки, позволяет изготовить ФНЧ предлагаемой конструкции для использования в миллиметровом диапазоне длин волн. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к СВЧ электронике, в частности к частотно-селективным фильтрам. Широкополосный полосно-пропускающий фильтр содержит диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую сторону нанесен полосковый проводник, частично расщепленный с одного конца. При этом микрополосковый проводник, обладающий осевой симметрией, расщеплен широкой, а затем узкой продольными прорезями с длинами от 12% до 36% и от 14% до 41% длины проводника соответственно. Вдоль длинной стороны проводника с обеих его сторон параллельно нанесены проводники связи, свернутые П-образно. Соответствующе проводники образуют резонаторы, связанные между собой индуктивно-емкостной связью, а размеры дважды расщепленного проводника и проводников связи выбраны таким образом, чтобы их сближенные резонансы одновременно участвовали в формировании полосы пропускания. Перестройка фильтра по частоте может быть осуществлена изменением длины проводников и прорезей между ними. Технический результат - повышение частотно-избирательных свойств и расширение относительной полосы пропускания фильтра. 2 ил.

Использование: для создания частотно-селективной высокоимпедансной поверхности. Сущность изобретения заключается в том, что частотно-селективная высокоимпедансная поверхность содержит однослойную экранированную печатную плату, с одной стороны которой выполнена импедансная решетка из связанных не менее чем двумя емкостными зазорами микрополосковых многозаходных спиралей Архимеда, в центрах которых расположены металлизированные переходные отверстия, соединенные с общим металлическим экраном, емкостные зазоры выполнены в виде микрополосковых копланарных линий. Технический результат: обеспечение возможности создания частотно-селективной высокоимпедансной поверхности, которая имеет отрицательные значения эффективной диэлектрической и магнитной проницаемостей, а также поверхностный импеданс, перестраиваемый в данном частотном диапазоне, и существенно превосходящий волновое сопротивление свободного пространства. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в устройствах измерительной техники. Технический результат - уменьшение продольного размера фотонного кристалла вдоль направления распространения электромагнитной волны до величины, меньшей длины волны основного типа. Для этого в качестве элементов волноводного СВЧ фотонного кристалла, образующих периодическую последовательность, используют диэлектрические слои, полностью заполняющие волновод по перечному сечению, и тонкие металлические пластины, частично перекрывающие сечение волновода и образующие зазор между пластиной и широкой стенкой волновода по всей ее длине, при этом зазоры между нечетными металлическими пластинами и волноводом расположены у верхней широкой стенки волновода, а зазоры между четными металлическими пластинами и волноводом - у нижней широкой стенки волновода. 4 ил.

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в повышении диапазона генерируемых колебаний, генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот при произвольных комплексных сопротивлениях нагрузки, что позволяет формировать сложные сигналы и создавать устройства генерации с заданным количеством радиоканалов при любых заданных частотных характеристиках нагрузки. Способ генерации высокочастотных сигналов характеризуется тем, что нагрузку выполняют в виде первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, в качестве цепи внешней обратной связи используют произвольный комплексный четырехполюсник, последовательно подключенный к цепи прямой передачи, цепь прямой передачи и цепь обратной связи как единый узел каскадно включают между введенным вторым двухполюсником с комплексным сопротивлением, имитирующим сопротивление источника сигнала генератора в режиме усиления, и нагрузкой. Условия возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз и условия согласования одновременно выполняют на заданном количестве частот за счет выбора значений сопротивлений второго двухполюсника, реализующего сопротивление z0n источника сигнала генератора в режиме усиления, выполняют в соответствии с математическими выражениями. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: для использования аттенюатор с фиксированным затуханием при измерениях в волноводных трактах с высоким уровнем мощности. Сущность изобретения заключается в том, что СВЧ-аттенюатор содержит металлический прямоугольный волновод, поглотитель и экран, при этом волновод выполнен с высотой b узкой стенки и шириной а широкой стенки, в котором образованы два сопряженных друг с другом идентичных плавных перехода длиной L переменной высоты, уменьшающейся до b2, поглощающая поверхность каждого перехода совмещена с поглощающей поверхностью поглотителя шириной s, расположенной на одной из широких стенок волновода, а отражающая поверхность перехода расположена на противоположной широкой стенке, при условии s<a, αarctgL), где α - угол наклона перехода. Технический результат: обеспечение возможности уменьшения КСВН и неравномерности коэффициента передачи в полосе частот волновода, плавного изменения электрической прочности и настройки затухания в небольших пределах при конструктивном и технологическом упрощении. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх