Жидкостная свч согласованная нагрузка

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к нагрузкам для поглощения энергии электромагнитной волны высокой мощности моды H10. Нагрузка содержит отрезок прямоугольного волновода, поглощающую жидкость в металлическом сосуде, радиопрозрачную герметичную перегородку, отделяющую внутренний объем волновода от поглощающей жидкости. Радиопрозрачная герметичная перегородка состоит из двух состыкованных пластин, причем стык лежит в плоскости симметрии волновода, перпендикулярной широкой стенке, и пластины симметричны относительно стыка, при этом угол (β) между линией, образованной пересечением широкой стенки волновода и каждой из пластин, и осью симметрии широкой стенки волновода равен

где a - размер широкой стенки волновода, λ - длина волны, а угол (β) между плоскостью пластины и широкой стенкой волновода равен

где ε - модуль относительной диэлектрической проницаемости радиопоглощающего диэлектрика. Технический результат - улучшение согласования и увеличение мощности поглощаемой электромагнитной волны. 3 ил.

 

Предлагаемая жидкостная СВЧ согласованная нагрузка относится к области техники СВЧ и может быть использована для поглощения энергии электромагнитной волны моды Н10 прямоугольном волноводе.

Известны волноводные нагрузки (англ. патент №1372697, кл. H1W, опубл. 08.11.1971 г., патент РФ №123584, опубл 27.12.2012 г. патент США 0003660784, опубл. 01.2006 г.), состоящие из прямоугольного волновода, в котором под острым углом в плоскости симметрии волновода, перпендикулярной широким стенкам, расположена радиопрозрачная трубка с находящейся в ней поглощающей жидкостью.

Недостатками данных устройств является то, что для улучшения согласования диаметр радиопрозрачных трубок должен быть как можно меньше (около 0,1λ), в то же время для увеличения поглощаемой мощности необходимо больше поглощающей жидкости, а следовательно, и необходимо брать диаметр как можно больше. В результате нагрузки недостаточно согласованы и не могут быть использованы на больших уровнях мощности.

Известна волноводная нагрузка для обработки растворов, жидкостей и сыпучих материалов (патент РФ 170944, опубл. 16.05.2017), содержащая короткозамкнутый отрезок волновода, в котором перпендикулярно к узким стенкам волновода расположена радиопрозрачная труба с нагреваемым материалом. При этом использована труба увеличенного диаметра (от 0,4λ до 0,56λ). В данном случае для согласования включена в конструкцию согласующая диафрагма и участок волновода, имеющий большие поперечные размеры относительно подводящего волновода. Все это в совокупности представляет собой резонатор.

Недостатком данного устройства является неравномерность поля в резонаторе, что ведет к неравномерному поглощению и даже практически к отсутствию поглощения, если область, занимаемая радиопрозрачной трубой, окажется в минимуме поля. Кроме того, согласование резонатора одной лишь диафрагмой невозможно. Для достижения фазовых соотношений отраженных волн понадобиться перемещать короткозамкнутый конец волновода, что значительно усложняет конструкцию. А в случае изменения электродинамических характеристик нагреваемого материала данная конструкция может оказаться неработоспособной.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой СВЧ согласованной нагрузки для поглощения высокого уровня мощности является известная согласованная нагрузка (АС 1332420, опубл. 23.08.1987), содержащая отрезок прямоугольного волновода, в котором установлен полый диэлектрический вкладыш, имеющий клинообразный конец, симметричный относительно продольной плоскости симметрии отрезка прямоугольного волновода, параллельный его широким стенкам. Электромагнитная волна поглощается в жидкости, находящейся в диэлектрическом вкладыше.

Недостатком данного устройства является высокий уровень отраженной волны для основной моды Н10, поскольку ребра клина расположены неоптимальным образом. В данном случае парциальные волны, падающие на ребра клина и составляющие моду Н10, будут иметь перпендикулярную поляризацию, в то время, как известно, что оптимальным является параллельная поляризация волны, падающей на границу раздела сред под углом Брюстера.

Технический результат состоит в улучшении согласования и увеличения мощности поглощаемой электромагнитной волны.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что жидкостная СВЧ согласованная нагрузка содержит отрезок прямоугольного волновода, поглощающую жидкость в металлическом сосуде, радиопрозрачную герметичную перегородку, отделяющую внутренний объем волновода от поглощающей жидкости. Новизна предлагаемого изобретения состоит в том, что радиопрозрачная герметичная перегородка состоит из двух состыкованных пластин, причем стык лежит в плоскости симметрии волновода, перпендикулярной широкой стенке, и пластины симметричны относительно стыка, при этом угол (β) между линией, образованной пересечением широкой стенки волновода и каждой из пластин, и осью симметрии широкой стенки волновода равен

где a - размер широкой стенки волновода, λ - длина волны, а угол (β) между плоскостью пластины и широкой стенкой волновода равен

где ε - модуль относительной диэлектрической проницаемости поглощающей жидкости.

На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемой жидкостной СВЧ согласованной нагрузки;

На фиг. 2 показано пересечение радиопрозрачной вставки 3 с широкой стенкой волновода (сечение в плоскости XOY);

На фиг. 3 показана ориентация радиопрозрачной вставки 3 относительно широкой стенки волновода (Разрез С-С)

Жидкостная СВЧ согласованная нагрузка содержит волновод 1, радиопрозрачную герметичную перегородку 2, сосуд с поглощающей жидкостью 3, a - ширина широкой стенки волновода, b - ширина узкой стенки волновода. Металлический сосуд с поглощающей жидкостью может быть заменен короткозамкнутым отрезком волновода со штуцерами подачи и отвода жидкости.

Жидкостная СВЧ согласованная нагрузка работает следующим образом. Электромагнитная волна в прямоугольном волноводе в основной моде H10 представляет собой суперпозицию двух плоских волн с вектором E перпендикулярного широким стенкам волновода, направленных под углом α к оси симметрии волновода, как показано на фиг.2. Известно, что в случае параллельной поляризации при падении под углом Брюстера будет минимум отражений. Это условие может быть выполнено при наклоне радиопрозрачных перегородок относительно оси волновода на угол β и относительно широкой стенки волновода на угол γ. Если в качестве поглощающей жидкости выбрать воду, то глубина проникновения электромагнитной волны в сантиметровом диапазоне составит около сантиметра, то есть отражениями от задней стенки металлического сосуда можно пренебречь.

Макет заявленного устройства на частоту 2450 МГц экспериментально исследован и имеет КСВН менее 1.1. Поглощение мощности 600 Вт на объем 20 литров воды проходило без перегрева радиопрозрачной перегородки (стекловолокно) и не требовало принудительной циркуляции. Отвод поглощенной СВЧ-энергии и выравнивание температуры по объему воды успешно проходили за счет конвекции.

Жидкостная СВЧ согласованная нагрузка, содержащая отрезок прямоугольного волновода c поглощающей жидкостью в металлическом сосуде, радиопрозрачную герметичную перегородку, отделяющую внутренний объем волновода от поглощающей жидкости, отличающаяся тем, что, с целью улучшения согласования и увеличения мощности поглощаемой электромагнитной волны, радиопрозрачная герметичная перегородка состоит из двух состыкованных пластин, причем стык лежит в плоскости симметрии волновода, перпендикулярной широкой стенке, и пластины симметричны относительно стыка, при этом угол (β) между линией, образованной пересечением широкой стенки волновода и каждой из пластин, и осью симметрии широкой стенки волновода равен

где α - размер широкой стенки волновода, λ - длина волны, а угол (β) между плоскостью пластины и широкой стенкой волновода равен

где ε - модуль относительной диэлектрической проницаемости радиопоглощающего диэлектрика.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к микрополосковым фильтрам. Фильтр содержит подвешенную между экранами диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесены короткозамкнутые на экран с одного края подложки полосковые проводники резонаторов, а на вторую сторону подложки также нанесены короткозамкнутые на экран с другого края подложки полосковые проводники.

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ и может быть использовано в различных радиотехнических устройствах для коммутации сигнала СВЧ с входа на один или на несколько из N выходов, например в антенных системах для поочередного подключения к общему входу по одной или одновременно по несколько антенн для формирования дополнительных диаграмм направленности или дополнительного вектора поляризации.

Изобретение относится к области радиотехники СВЧ и может быть использовано в приемных системах для выделения полезного сигнала. Полосковый полоснопропускающий фильтр, содержит диэлектрическую подложку, на одной стороне которой размещено металлическое основание, а на другой - проводники, соединенные в виде замкнутой прямоугольной рамки.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к дискретным фазовращателям. Дискретный СВЧ фазовращатель проходного типа содержит отрезок линии передачи и переключательный диод.

Использование: для измерений с использованием СВЧ техники. Сущность изобретения заключается в том, что СВЧ фотонный кристалл выполнен в виде прямоугольного волновода, содержащего четные и нечетные элементы, периодически чередующиеся в направлении распространения электромагнитного излучения, нечетные элементы фотонного кристалла выполнены в виде прямоугольных металлических резонансных диафрагм с прямоугольными отверстиями, длинные стороны которых параллельны широкой стенке волновода, полностью перекрывающими волновод по поперечному сечению, четные элементы фотонного кристалла представляют собой отрезки прямоугольного волновода между диафрагмами, причем две диафрагмы являются крайними элементами фотонного кристалла, а одна центральной, при этом СВЧ фотонный кристалл дополнительно содержит согласованную нагрузку, соединенную с одним концом фотонного кристалла, Y-циркулятор, один из выходов которого соединен с противоположным концом фотонного кристалла, источник постоянного напряжения, в отверстии центральной диафрагмы размещена, по крайней мере, одна n–i–p–i–n диодная структура, n-области которой гальванически соединены с длинными сторонами отверстия заземленной диафрагмы, p-область n–i–p–i–n диодной структуры соединена с положительным полюсом источника постоянного напряжения, размеры отверстий резонансных диафрагм, кроме центральной диафрагмы, составляют: длина a0=20⋅a/23 и ширина b0=b/5, толщина диафрагм составляет 0,0005⋅b<d<0,003⋅b, длина четных элементов L составляет 1,8⋅b<L<2,5⋅b, при этом a и b – размеры широкой и узкой стенок волновода, соответственно.

Полосно-пропускающий СВЧ фильтр относится к технике сверхвысоких частот и может быть использован в селективных трактах приемных и передающих систем. Фильтр содержит диэлектрическую подложку (1), на одну сторону которой нанесено заземляемое основание (2), а на вторую - нанесены полосковые проводники (2-19) трех электромагнитно связанных резонаторов.
Изобретение относится к электронной и ускорительной технике для повышения электрической и механической прочности вакуумно-плотных окон ввода и/или вывода энергии СВЧ-излучения в волноводные ускоряющие структуры и может быть использовано при создании/эксплуатации мощных современных ускорителей электронов.

Изобретение относится к полупроводниковым изделиям, предназначенным для СВЧ управляющих устройств. Сущность изобретения заключается в том, что коммутирующее устройство СВЧ с изолированными электродами изготовлено на графене, где в качестве подложки использован кремний, затем последовательно размещены: слой оксида кремния (SiO2), двумерный слой графена, который служит нижней обкладкой конденсатора, поверх которого нанесен комбинированный диэлектрик, содержащий аморфный слой оксида алюминия (Al2O3), аморфный слой диэлектрика с высокой диэлектрической постоянной, например двуокиси гафния (HfO2) и повторно аморфный слой оксида алюминия (Al2O3), а поверх диэлектрика размещены металлические электроды полосковой формы, которые образуют верхнюю обкладку, по меньшей мере, трех управляемых напряжением конденсаторов, образующих 3-х электродную 2-х канальную конфигурацию.

Использование: для создания фазовращателя. Сущность изобретения заключается в том, что фазовращатель содержит n щелевых мостов, соединенных последовательно, где n - число разрядов фазовращателя, 2n короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов, вносимый фазовый сдвиг которых ϕm=180°/2m-1, где m=1,2…n - номер разряда фазовращателя, а также СВЧ-ключи, при этом в него введены 2n диафрагм, выполненных на основе двухстороннего фольгированного диэлектрика, с установленным на каждой из них, по крайней мере, одним СВЧ-ключом, расположенных между выходными плечами щелевых мостов и открытыми концами короткозамкнутых отрезков прямоугольных волноводов.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в коммутаторах, фазовращателях, аттенюаторах и других управляющих устройствах СВЧ. Волноводный выключатель состоит из прямоугольного волновода, в поперечном сечении которого размещена диафрагма, выполненная на основе двухстороннего фольгированного диэлектрика, в первом слое фольги которого реализованы две щели, параллельные широким стенкам прямоугольного волновода, а во втором слое фольги реализованы земляной проводник, связанный с первым слоем фольги с помощью металлизированных отверстий, расположенных по контуру прямоугольного волновода, а также сигнальный проводник, состоящий из центральной области, тонкого печатного проводника, выходящего из прямоугольного волновода через отверстие, расположенное в одной из его узких стенок, и дополнительного тонкого печатного проводника, выходящего из прямоугольного волновода через отверстие, расположенное в другой его узкой стенке.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к нагрузкам для поглощения энергии электромагнитной волны высокой мощности моды H10. Нагрузка содержит отрезок прямоугольного волновода, поглощающую жидкость в металлическом сосуде, радиопрозрачную герметичную перегородку, отделяющую внутренний объем волновода от поглощающей жидкости. Радиопрозрачная герметичная перегородка состоит из двух состыкованных пластин, причем стык лежит в плоскости симметрии волновода, перпендикулярной широкой стенке, и пластины симметричны относительно стыка, при этом угол между линией, образованной пересечением широкой стенки волновода и каждой из пластин, и осью симметрии широкой стенки волновода равен где a - размер широкой стенки волновода, λ - длина волны, а угол между плоскостью пластины и широкой стенкой волновода равен где ε - модуль относительной диэлектрической проницаемости радиопоглощающего диэлектрика. Технический результат - улучшение согласования и увеличение мощности поглощаемой электромагнитной волны. 3 ил.

Наверх