волноводный поляризатор

Формула изобретения

Волноводный поляризатор, содержащий отрезок волновода, отличающийся тем, что волновод выполнен в виде усеченной пирамиды с размерами а×а с одной стороны, в×с - с другой, высотой больше или равной 2 , и содержит два клина, с помощью которых образован переход от квадратного сечения к Т-образному, при этом клинья выполнены с основанием 0,2 ×0,7 и высотой, равной высоте отрезка волновода, где /2<а<в<с< , - длина волны в свободном пространстве, при этом в него введены две группы настроечных элементов, причем каждая группа состоит из трех элементов и расположена по осевым линиям широких стенок волноводов, образующих Т-образное сечение, при этом первый элемент отстоит от торца Т-образного сечения на расстоянии _ср/4, а последующие - на расстоянии _ср/8 друг от друга, где _ср - средняя длина волны в волноводе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к технике измерений поляризационных характеристик и спутникового телевидения.

Известен волноводный поляризатор (Россия, АС 1793496, 7 МПК Н01P 1/165, 1989 г.), содержащий первый отрезок круглого волновода, соединенный коническим переходом со вторым отрезком круглого волновода, имеющим больший диаметр, и в каждом из которых размещены фазосдвигающие элементы в виде двух рядов емкостных металлических стержней, установленных диаметрально противоположно и в общей продольной плоскости, и две пары металлических гребней, одна из которых установлена диаметрально противоположно в первом отрезке круглого волновода в плоскости, ортогональной общей продольной плоскости, а вторая пара металлических гребней установлена диаметрально противоположно во втором отрезке круглого волновода в общей продольной плоскости и в них установлены емкостные металлические стержни.

Недостатком этого волноводного поляризатора является сложность изготовления, потому что он состоит из множества элементов, которые должны быть строго рассчитаны и установлены в расчетных местах, что является непростой технической задачей. Подстроечных элементов нет и поэтому характеристики зависят от расчета и точности установки. Из-за наличия резонансных элементов волноводный поляризатор имеет узкую частотную полосу. Характеристики (коэффициент эллиптичности 0,92, коэффициент бегущей волны 0,8, полоса пропускания 8%) получаются неудовлетворительными.

Наиболее близким к заявляемому устройству является волноводный поляризатор (Россия, АС 1798839, 7 МПК Н01Р 1/165, 1989 г.), содержащий отрезок квадратного волновода, соединенный переходом с двумя отрезками прямоугольного волновода, имеющими общую стенку, при этом переход выполнен в виде волновода Т-образного сечения, размеры которого меняются в направлении к отрезку квадратного волновода в пределах

2а с ak, b hak,

b h1 0,01 и (0,01...ak) d ak,

где a, b - соответственно ширина и высота поперечного сечения отрезка волновода;

ak - размер стороны отрезка квадратного волновода;

c, d - соответственно полная высота и высота широкой стенки части волновода Т-образного поперечного сечения, при этом отрезки прямоугольного имеют общую узкую стенку, а длина перехода равна

где Л (Z), Л₁₁(Z) - соответственно длины волн четного и нечетного типа в волноводе Т-образного поперечного сечения на центральной частоте рабочего диапазона;

Z - координата вдоль горизонтальной оси перехода.

Недостатком этого волноводного поляризатора является сложность устройства и недостаточное согласование волноводного тракта из-за отсутствия настроечных согласующих элементов, в результате чего его характеристики (коэффициент эллиптичности = 0,94, коэффициент бегущей волны = 0,87, полоса пропускания ˜ 10%) получаются неудовлетворительными.

Задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, состоит в улучшении согласования в обоих каналах волноводного тракта за счет обеспечения возможности настройки, при одновременном упрощении конструкции устройства.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном волноводном поляризаторе, содержащем отрезок волновода, последний выполнен в виде усеченной пирамиды с размерами а×а с одной стороны, в×с - с другой, высотой больше или равной 2 , и два клина, с помощью которых образован переход от квадратного сечения к Т-образному, при этом клинья выполнены с основанием 0,2 ×0,7 и высотой, равной высоте отрезка волновода, где - длина волны в свободном пространстве, введены также две группы настроечных элементов, причем каждая группа состоит из трех элементов и расположена по осевым линиям широкой стенки волноводов, образующих Т-образное сечение, при этом первый элемент отстоит от торца Т-образного сечения на расстоянии а последующие на расстоянии друг от друга, где _ср - средняя длина волны в волноводе.

Улучшение согласования волноводного тракта осуществляется путем внесения в волноводы реактивного сопротивления, за счет уменьшения общего реактивного сопротивления этого участка волноводного тракта. Тем самым существенно улучшая технические характеристики, доводы их до значений коэффициент эллиптичности до величины 0,98, коэффициент бегущей волны 0,95, полосы пропускания ˜ 18%, полученных экспериментальным путем.

Волноводный поляризатор немного проще по конструкции, чем прототип, за счет уменьшения числа элементов и упрощения их конструкции.

На фиг.1 приведен общий вид волноводного поляризатора. На фиг.2 приведен вид со стороны левого фланга, а на фиг.3 приведен вид со стороны правого фланга.

Волноводный поляризатор содержит (фиг.1) отрезок волновода 1, фланцы 2, 3, размещенные с торцов отрезка волновода, клинья 4, 5, помещенные вовнутрь острыми углами к квадратному сечению. Квадратное сечение

а×а, где выбрано из условия существования в волноводе волны Н ₁₀ во взаимно перпендикулярных направлениях, а сечение в×с, где в<c , выбрано из условия размещения Т-образного соединения стандартных волноводов.

Длина выбрана больше или равной 2 из условия плавности перехода.

Клинья выбраны с основанием 0,2 ×0,7 из условия заполнения пространства, остающегося от Т-образного соединения волноводов, и их длина равна длине отрезка волновода 1, где - длина волны в свободном пространстве.

Дополнительно в волноводный поляризатор введены две группы 6.1, 6.2, и 6.3 и 7.1, 7.2, 7.3 настроечных элементов, причем каждая группа состоит из трех элементов и расположена по осевым линиям широкой стенки волноводов, образующих Т-образное сечение, при этом первый элемент отстоит от торца Т-образного сечения на расстоянии а последующие на расстоянии друг от друга, где _ср - средняя длина волны в волноводе.

Волноводный поляризатор работает следующим образом.

Электромагнитная волна произвольной поляризации, поступающая со стороны фланца 2, проводит по волноводу 1 к фланцу 3, постепенно разделяясь на две ортогональные составляющие. Клинья 4 и 5 обеспечивают плавность перехода от квадратного сечения к Т-образному. Согласующие элементы, установленные вблизи Т-образного сечения, то есть в области наибольшего значения реактивной составляющей, нейтрализуют ее, приводя к согласованию устройства в целом.

Настроечные элементы размещены следующим образом.

Первый элемент установлен на расстоянии от торца Т-образного в точке наибольшей напряженности электромагнитного поля и, следовательно, оказывает наибольшее влияние на распределение поля. Последующие элементы устанавливаются на расстоянии друг от друга, компенсируя неточности в расчетах и расширяя полосу пропускаемых устройства.

В результате применения двух групп настроечных элементов получены следующие характеристики.

Коэффициент эллиптичности ˜ 0,98, коэффициент бегущей волны ˜ 0,95, полоса пропускания ˜ 18%.

Таким образом, волноводный поляризатор с двумя группами согласующих устройств сравнительно прост в изготовлении и настройке.

Практическое исполнение, например для 3-см диапазона, следующее:

квадратное сечение 19×19 мм²;

выходное сечение 23×23 мм²;

длина волновода 80 мм;

основание клиньев 6,5×23 мм²;

расстояние до первого согласующего элемента - 13,0 мм;

расстояние между последующими согласующими элементами - 6,4 мм.