свч-нагрузка

Формула изобретения

СВЧ-нагрузка, содержащая волновод, гребневой волновод, состоящий из n поглощающих секций переменной ширины и одинаковой высоты, переход с волновода на гребневой волновод, отличающаяся тем, что гребневой волновод выполнен из металла с низкой проводимостью, величина воздушного зазора гребневого волновода составляет менее 0,1 его высоты, причем коэффициент затухания по его длине изменяется по закону:

=10*lg(n/(n-1)),

где n - число секций поглощающего клина, а требуемое затухание каждой поглощающей секции

=8,68(( _кр/ ²b₁)+Q)/ (( _кр/ )²-1),

где

Q={{q-r)² q²/r²[tg( /k)+ /ksec( /k)]+(q-r)/qk(B')}tg²(2 ₁/k)+4 ²/ksec(2 ₁/k)}/a₁k{2q/t[tg( /k)+ /ksec²( /k)]tg²(2 ₁/k)+4 ₁/ksec²( ₁/k)};

q=b₁/2C₁ ;

=a₂/a₁;

k= _кр/a₁;

r=b₂/b ₁;

₁=(1-a₂/a₁);

B'=B ₀/Y₀=ctg[ (a₁-a₂)/ _кр]-b₁tg( a₂/ _кр)/b₂;

- глубина проникновения тока;

а1 - ширина волновода вне гребня;

а2 - ширина гребня;

b1 - высота гребневого волновода;

b2 - величина воздушного промежутка;

- длина волны;

_кр - критическая длина волны гребневого волновода;

достигается выбором ширины гребня соответствующей поглощающей секции.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к сверхвысокочастотной радиотехнике и может быть использовано в качестве согласованной мощной СВЧ-нагрузки.

Известна нагрузка для высокого уровня мощности СВЧ (АС № 357633), представляющая собой волноводную клиновидную нагрузку, в корпусе которой выполнены отверстия, предназначенные для подачи охлаждающего воздуха для охлаждения поглощающего материала воздушным потоком.

Недостатком данной нагрузки является сложность конструкции и необходимость принудительного обдува поглощающего материала.

Известна сверхвысокочастотная нагрузка, содержащая отрезок СВЧ-линии с пластинами из металла с низкой электрической проводимостью (АС № 585794, прототип).

Пластины выполнены из электротехнической стали с окисным слоем на поверхности, расположены в плоскости электрического вектора СВЧ-поля, снабжены отверстиями и собраны в пакет, образуя отрезок линии.

Недостатком известной нагрузки является то, что в ней затруднен теплообмен как между пластинами, так и между пластинами и наружными теплорассеивающими поверхностями. Не оптимизирована мощность, рассеиваемая поглощающим клином.

Кроме того, известная нагрузка обладает недостаточным согласованием и ограниченной широкополосностью ввиду наличия отражений от неоднородностей, образованных пластинами из электротехнической стали, а также низкого погонного затухания.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение рассеиваемой мощности и расширение рабочей полосы частот.

Поставленная задача достигается тем, что гребневой волновод выполнен из металла с низкой проводимостью, величина воздушного зазора гребневого волновода составляет менее 0,1 его высоты, причем коэффициент затухания по его длине изменяется по закону:

=10lg(n/(n-1))

где n - число секций поглощающего клина, а требуемое затухание каждой поглощающей секции

=8,68(( _кр/ ²b₁)+Q)/ (( _кр/ )²-1)

где

Q={{q-r) ² q²/r²[tg( /k)+ /ksec( /k)]+(q-r)/qk(B')}tg²(2 ₁/k)+4 ²/ksec(2 ₁/k)}/a₁k{2q/t[tg( /k)+ /ksec²( /k)]tg²(2 ₁/k)-2tg(2 ₁/k)+4 ₁/ksec²( ₁/k)};

q=b₁/2C ₁;

=a₂/a₁;

k= _кр/a₁;

r=b₂ /b₁;

₁=(1-a₂/a₁);

B'=B₀/Y₀=ctg[ (a₁-a₂)/ _кр]-b₁tg( a₂/ _кр)/b₂;

- глубина проникновения тока;

а1 - ширина волновода вне гребня;

а2 - ширина гребня;

b1 - высота гребневого волновода;

b2 - величина воздушного промежутка;

- длина волны;

_кр - критическая длина волны гребневого волновода;

достигается выбором ширины гребня соответствующей поглощающей секции.

Суть технического решения поясняется чертежом, где на фиг.1 показан общий вид СВЧ-нагрузки.

Мощная цельнометаллическая СВЧ-нагрузка содержит волновод 1, гребневой волновод 2, например П- или Н-волновод. Согласование волновода 1 с гребневым волноводом 2 осуществляет переход 3.

Использование гребневого волновода 2, являющегося сверхширокополосным элементом и выполняющего роль поглощающего элемента, существенно улучшает согласование и расширяет полосу рабочих частот заявляемой нагрузки.

В отличие от прототипа, конструкция предлагаемого устройства обеспечивает увеличение рассеиваемой СВЧ-мощности, а также расширение рабочей полосы частот.

Предлагаемое устройство (фиг.1) работает следующим образом. Поданная на вход нагрузки СВЧ-мощность переходом 3 преобразуется в основную волну гребневого волновода, соответствующую, например, волне H₀₁ прямоугольного волновода.

В гребневом волноводе СВЧ-мощность распространяется вдоль волновода, выполненного из металла с низкой проводимостью, наводит на поверхностях его стенок и особенно гребня токи, проникающие на глубину, обратно пропорциональную (где - проводимость слабо проводящего металла стенок), нагревает их. Низкая проводимость металла обуславливает повышенное проникновение токов, т.е. приводит к повышенному погонному затуханию гребневого волновода.

Этой же цели способствует пониженная величина воздушного зазора гребневого волновода.

Нагрев металла стенок способствует ионизации воздуха внутри нагрузки и может привести к ее пробою.

Для того чтобы этого избежать, следует оптимизировать распределение мощности вдоль поглощающего клина, в идеале - сделать его равномерным.

Для обеспечения равномерного распределения рассеиваемой мощности по длине поглощающего клина, волновод должен иметь переменное сечение, например переменную ширину.

Разобьем поглощающий клин на n секций, каждая из которых характеризуется своей шириной гребневого волновода. Равномерное рассеяние мощности вдоль нагрузки реализуется при условии, что коэффициент затухания по ее длине изменяется по закону:

=10lg(n/(n-1)).

Этого можно добиться выбором параметра а2 (ширина гребня), поскольку затухание гребневого волновода определяется соотношением:

=8,68(( _кр/ ²b₁)+Q)/ (( _кр/ )²-1), Дб/м,

где

Q={{q-r)² q²/r²[tg( /k)+ /ksec( /k)]+(q-r)/qk(B')}tg²(2 ₁/k)+4 ²/ksec(2 ₁/k)}/a₁k{2q/t[tg( /k)+ /ksec²( /k)]tg²(2 ₁/k)-2tg(2 ₁/k)+4 ₁/ksec²( ₁/k)};

q=b₁/2C ₁;

=a₂/a₁;

k= _кр/a₁;

r=b₂ /b₁;

₁=(1-a₂/a₁);

В'=В₀/Y₀=ctg[ (a₁-a₂)/ _кр]-b₁tg( a₂/ _кр)/b₂;

- глубина проникновения тока;

а1 - ширина волновода вне гребня;

а2 - ширина гребня;

b1 - высота гребневого волновода;

b2 - величина воздушного промежутка;

- длина волны;

_кр - критическая длина волны гребневого волновода;

В связи с этим, в отличие от прототипа, конструкция предлагаемого устройства способна рассеивать большую мощность.

Что касается существенности отличий, то в рамках доступных автору материалов не обнаружены признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого объекта.