Волноводный трансформатор полных сопротивлений

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Реслублих(61) Дополнительное к авт, саид-ву(22) Заявлено 1502,80 (21) 2888619/18-09с присоединением заявки йо -(51)М. Кл 3 Н 01 Р 5/04 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(53) УДК 621. З 72 (088. 8) Дата опубликования описания 15.11,81(72) Авторы изобретения А.С.Батанов, М.Н.Грачев и Ю.А.Карц 71) Заявите 54) ВОЛНОВОДНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ПОЛНЫСОПРОТИВЛЕНИЙ о в плоскости смещенный отно й оси отрезка новода (2. й ТПС имеет не рабочих частот я - расширениа частот. про от друго сечения,продольн ьного вол известны диапазон зобретен рабочихии один оль ного ительно рямоу голОднако ат очныйЦель и иапазона н к радиоться в ан 5 ос О оэффакжеолноент ны На предл то же Тр30 Изобретение относится ехнике и может использоваттенно-фидерных трактах.Известны шлейфовые, стержневые (винтовые) трансформаторы полных сопротивлений (ТПС) и ТПС с перемещающимися диэлектрическими пластинами. Каждый из них может содержать один, два, три и более обычно однородных перестраиваеьых элемента. В ТПС с одним и двумя перестраиваемыми элементами необходимо перемещать эле менты вдоль оси волновода, что услож няет конструкцию, увеличивает габариты прибора и исключает возможность быстрой настройки. Для согласования неоднородностей с любыми значениями к ициента отражения применяются т неподвижные (относительно осивода) перестраиваемые трехэлем е ТПС 1.Однако известные ТПС имеют большие габариты и,сложный алгоритм управления элементами.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому являетса волноводный ТПЧ, содержащий два наст роечных штыря, размещенных в широкой стенке отрезка прямоугольного волновода на четвертьволновом расстоядля достижения цели в волноводном ТПС, содержащем два настроечных штыря, размещенных в широкой стенке отрезка прямоугольного волновода,на четвертьволновом расстоянии один от другого в плоскости продольного сечения, смещенной относительно продольной оси отрезка прямоугольного волновода,на узкой стенке отрезка прямоугольног о волновода,ближайшей к настроечным штырям, размещена диэлектрическая пластина.фиг. 1 приведена конструкцияоженного устройства, на фиг.2 вид слева.ансформатор полных сопротивлений содержит отрезок 1 прямоугольного волновода, два настроечных штыря 2 и 3, диэлектрическую пластину 4.Устройство работает следующим образом.Перемещение настроечных штырей 2 и 3 может осуществляться с помощью резьбы на них или через отверстия в широкой стенке отрезка прямоугсльного волновода. Механическая перестройка настроечных штырей 2 и 3 может быть заменена электронной перестройкой путем регулировки тока, протекающего, например, через полупроводниковые приборы, установленные в зазорах ь настроечных штырей 2 и 3(см.фиг. 2). В отрезке .1 волновода О установлена диэлектрическая пластина 4 с толщиной с и диэлектрической проницаемостью Е (в общем случае материал пластины может иметь отличные от единицы диэлектрическую и магнит ную проницаемости). Пластина примыкает к узкой стенке отрезка 1 прямоугольного волновода. При заданномотношении Л /а (Л - длина волны в свободном пространстве, а - размер ши рокой стенки отрезка прямоугольного волновода), удовлетворяющем условию одноволновости 1 Л/а 2 пустого прямоугольного волновода, параметры диэлектрической пластины 6 и с выбираются так, чтобы в прямоугольном волноводе распространялась только одна нормальная волна ТЕ В - типа волновода, частично заполненного диэлектри" ком. Осевое расстояние 1 между настроечными штырями 2 и 3 должно равняться четверти длины волны ТЕ 1 р в волноводе с частичным диэлектричес ким заполнением, а расстояние х от границы раздела воздух - диэлектрик до места установки настроечных штырей зависит от Л /а и параметров диэлектрической пластины с, и с. При этом (х=а-с-х).1Выбор местоположения настроечных штырей 2 и 3 в предложенном ТПС про изводится, в следующем порядке.Пусть задана некоторая величина Л /а, соответствующая рабочей длине волны ТПС,а диапазон одноволно- ВОСТИ ПУСТОГО ПРЯМОУГОЛЬНОГО ВОЛНО вода (1/а(2), например, 7. /а=1, 75. Выбираем величину диэлектрическойпроницаемости ь пластины 4 (желательно 17 4 для перекрытия всего диапазозна 1 Л/д 2), например,4, матери" 5 О ал - плавленный кварц. Далее из условия того что Л,р /а - относительная критическая длина волны ТЕО(волна ТЕ о- нераспространяющаяся в ) удовлетворяет соотношению Л 2/а=0,75, выбираем толщину диэлектрической пластины, эти данные - связь 1 2/а с с/а - можно найти, например , в книге: БергерМ.Н., Капилевич Б.Ю. Прямоугольные волноводы с диэлектриками. М., "Советское радио"; 1973), 0 Для работы ТПС без "зоны недосягаемости" необходимо сильное взаимодействие по местным полям (посредством волны ТЕ 1 в системе двух настроечных штырей в отрезке прямоугольного 5 волновода, причем величина этоговзаимодействия должна быть такова,чтобы мощность, переносимая междунеоднородностями основной волной ТЕравнялась мощности, переносимой высЮфшей затухающей волной ТЕ Это дости".ЯОфгается определенным выбором местаустановки настроечных штырей 2 и 3в поперечном сечении отрезка 1 прямоугольного волновода, Эффект расширения допустимого диапазона длин волн,в котором возможно с помощью двухэлементного ТПС согласование любыхкомплексных сопротивлений, при введении в отрезок 1 прямоугольного волновода диэлектрической пластины 4объясняется двумя причинами: снижается критическая частота волны ТЕуиослабляется в месте установки настроечных штырей 2 и 3 амплитуда волны ТЕ, по сравнению с амплитудой волны ТЕ, что связано с более интенсивным втягиванием в диэлектрик поляосновной волны ТЕ . В результате упомянутый баланс мощностей может бытьобеспечен при любых Л /а в диапазоне1Л /а 2 и даже при Л /а)2,ТПС по возможности должен включаться вблизи согласуемой неоднородности,. так как обычно чем меньше расстояние между ним и неоднородностью,тем широкополосней согласование.Если комплексное сопротивлениесогласуемой неоднородности неизвестно, то настройка ТПС осуществляется,как и известном устройстве по простому алгоритму - циклический покоординатный спуск в пространстве двухкоординат ди Ь - зазоров настроечныхштырей, осуществляющий минимйзациюмодуля результирующего коэффициентаотражения, Для этого у каждого настроечного штыря, как и в известном,имеется свой привод с независимымуправлением.Механическая настройка ТПС можетбыть заменена электронной настройкой,осуществляемой путем регулировки токов, протекающих, например, черезполупроводниковые приборы. Полупроводниковые приборы установлены взазорах ди йнастроечных штырей.При электронной настройке ТПС обеспечиваеуся быстродействие настройки ивозможность более простой реализацииавтоматизации процесса согласования.Преложенное устройство расширяетобласть применения трансформаторовполных сопротивлений в волноводнойтехнике, так как позволяет создатьбыстродействующие автоматизированные согласующие трансформаторы дляизмерительной аппаратуры, а также,например, производить быстрое согласование каждого элемента антеннойрешетки при широкоугольном сканировании луча. Выпускаемые промышленностью ТПС с ручной механической пе881905 ставитель В.Маврхред С.Мигунова К ектор М.Шароши Редактор С.Тюри Подписноео комитета СССРйй и открытийРаушская наб., д иал ППП фПатентф ектн город, ул рестройкой не позволяют осуществитьукаэанные возможности. Кроме того,они уступают по габариту и весу предлагаемому ТПС. Формула изобретения Волноводный трансформатор полных сопротивлений, содержащий два настроечных штыря, размещенных в широкой стенке отрезка прямоугольного волновода на четвертьволновом расстоянии один от другого в плоскости продольного сечения, смещенной относительно каз 9989/81 Тираж 63 ВНИИПИ Государственн по делам изобрет 113035, Москва, Жпродольной оси отрезка прямоугольного волновода, О т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения ди-апаэона рабочих частот, на узкойстенке отрезка прямоугольногр волновода, ближайшей к настроечным штырям,размещена диэлектрическая пластина.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Линии передачи сантиметровыхвопн. Под ред. Г.А.Ремеза, М., "Советское радио", т.2, 1951.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2575662/18.09,