Резонаторное устройство сверхвысокой частоты

 

Изобретение относится к области техники сверхвысоких частот (СВЧ), в частности к реэонаторным устройствам, и может быть использовано для гипертермии СВЧ. Цель изобретения - повышение избирательности нагрева объектов за счет локализации поля в части объема резонаторной камеры. Сущность изобретения заключается в том, что в прямоугольной резонаторной камере обеспечиваются условия резонанса одновременно для двух нечетных мод, возбуждаемых возбудителями ИБО и Изо моды , и происходит сложение максимумов полей этих мод. Ширина этого максимума на половинном уровне имеет порядок одной десятой ширины волновода. В максимуме поля мощность нагрева едва раза превышает такую мощность в любой другой точке ширины волновода резонатора. Обеспечение возбудителей Изо и Изо моды возможностью перемещения вдоль отрезка пятимодового прямоугольного волновода позволяет перемещать и максимум поля вдоль резонатора, что обеспечивает повышение избирательности нагрева объектов. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. со С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 А 61 N 1/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4797918/14 (22) 02.03.90 (46) 30.03.92. Бюл. М 12 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) В.B. Гоблик, И,А. Захария, Б.П. Осмак и

А.Ф. Чаплин (53) 615.475(088.8) (56) Патент США М 4271848, кл. А 61 N 1/40, 1980.

Пюшнер Г. Нагрев. энергией сверхвысоких частот. М.: Энергия, 1968, с.312. (54) PE30HATOPHOE УСТРОЙСТВО

СВЕРХВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к области техники сверхвысоких частот (СВЧ), в частности к резонаторным устройствам, и может быть использовано для гипертермии СВЧ; Цель изобретения — повышение избирательности нагрева объектов за счет локализации поля

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот(СВЧ), в частности к резонаторным устройствам, и может быть использовано для гипертермии СВЧ.

Известно резонаторное устройство локализации поля СВЧ, вь:полненное в виде короткозамкнутой на конце линии, сформированой двумя параллельными пластинами, питаемой согласованным с линией коаксиально-пластинчатым переходом.

Недостатки этого устройства заключаются в том, что вследствие наличия открытых боковых сторон резонатосной камеры, состоящей из двух параллельных пластин, определенная часть СВЧ энергии рассеивается во внешнем пространстве, нарушая

„„Я2, „1722509 А1 в части объема резонаторной камеры. Сущность изобретения заключается в том, что в прямоугольной резонаторной камере обеспечиваются условия резонанса одновременно для двух нечетных мод, возбуждаемых возбудителями НБо и Нзо моды, и происходит сложение максимумов по-лей этих мод. Ширина этого максимума на половинном уровне имеет порядок одной десятой ширины волновода. В максимуме поля мощность нагрева в два раза превышает такую мощность в любой другой точке ширины волновода резонатора. Обеспечение возбудителей Hsp и Нзо моды возможностью перемещения вдоль отрезка пятимодового прямоугольного волновода позволяет перемещать и максимум поля вдоль резонатора. что обеспечивает повышение избирательности нагрева объектов.

1 з.п.ф-лы, 3 ил. электромагнитную совместимость радиотехнических устройств, снижая КПД устрой- у ства. Кроме того, устройство не обеспечивает повышения избирательности нагрева объектов за счет локализации поля в части объема резонаторной камеры.

Наиболее близким к предлагаемому уст- ) з ройству является резонаторное устройство, в содержащее прямоугольную экранированную резонаторную камеру, возбуждаемую полем СВЧ с помощью двух отверстий связи, расположенных в одной из стенок резонаторной камеры.

Недостатком этого устройства является то, что предложенный здесь способ возбуждения резонаторной камеры и размеры ка3

1722509

15 меры не обеспечивают повышения избирательности нагрева объектов за счет локализации поля в части объема резонаторной камеры.

Целью изобретения является обеспечение повышения избирательности нагрева объектов путем локализации поля в части объема резонаторной камеры.

Для этого в резонаторном устройстве сверхвысокой частоты, содержащем прямоугольную резонаторную камеру, соединенную волноводами с источником СВЧ поля, с одной стороны камеры установлен возбудитель Нщ моды с возможностью передвижения вдоль камеры, выполненный в виде пяти отрезков прямоугольных волноводов, совмещенныхх друг с другом узкими стенками и соединенных одними концами с емкостной диафрагмой, а другими концами соединенных с помощью Е-секториальных рупоров с волноводно-коаксиальными переходами, с другой стороны камеры установлен возбудитель Нзо моды с возможностью передвижения вдоль камеры, выполненный в виде трех отрезков прямоугольных волноводов, совмещенных друг с другом узкими стенками и соединенных одними концами с второй емкостной диафрагмой, а другими концами соединенных с помощью пирамидальных рупоров с волноводно-коаксиальными переходами, причем волноводно-коаксиальные переходы соединены коаксиальными линиями с источником СВЧ поля с помощью.синфазного равноамплитудного делителя мощности, кроме этого, штыри в соседних волноводно-коаксиальных переходах имеют противоположные направления.

Сущность изобретения заключается в следующем.

В прямоугольной резонаторной камере обеспечиваются условия резонанса одновременно для двух нечетных мод, возбуждаемых возбудителями Hso и Нзо моды. При этом происходит сложение максимумов полей этих мод. Возбудители Hgo и Нзо мод не влияют друг на друга, но параметры этих возбудителей, такие как ширины емкостных диафрагм, оказывают влияние на нагруженную добротность прямоугольной резонаторной камеры, а следовательно, оказывают влияние и на величину максимума поля, локализованного в части объема камеры. Ширина максимума поля на половинном уровне имеет порядок одной десятой ширины камеры. В максимуме поля мощность нагрева в единичном объеме в два раза превышает такую мощность в любой другой точке камеры. Обеспечение возбудителей Нво и Нзе моды возможностью

55 перемещения вдоль камеры на величину

А /4 (А — длина волны), позволяет перемещать максимум поля вдоль камеры.

На фиг.1 схематически показано предлагаемое резонаторное устройство сверхвысокой частоты, разрез; на фиг.2 — то же, разрез; на фиг.3 — разрез А-А на фиг,1, Устройство содержит прямоугольную резонаторную камеру 1, возбудитель Hso моды с возможностью передвижения вдоль камеры, выполненный в виде пяти отрезков прямоугольных волноводов 2, соединенных с емкостной диафрагмой 3 и Е-секториальными рупорами 4, которые соединены с волноводно-коаксиальными переходами 5, возбудитель Нзо моды с возможностью передвижения вдоль камеры 1, выполненный в виде трех отрезков прямоугольных волно-. водов 6, соединенных с емкостной диафрагмой 7 и пирамидальными рупорами 8 с вол новодно-коаксиал ьн ыми переходами 9, Предлагаемое устройство работает следующим образом, Питание резонаторного устройства осуществляется от общего источника СВЧ поля.

Последовательным делением пополам с помощью синфазного равноамплитудного делителя мощности мощность источника СВЧ поля разветвляется на восемь равных частей тремя согласованными ступенями коаксиальных линий. К восьми выходным линиям подсоединены идентичные согласованные коаксиально-волноводные переходы 5 и 9, Идентичные длины отрезков коаксиальных линий на всех ступенях деления мощности обеспечивают синфазное или противофазное возбуждение волноводов 5 и 9 с Н ю модой (фиг.3). Фазы токовв штырях коаксиально-волноводных переходов идентичны, поэтому изменение Фазы возбуждаемого поля на 180 осуществляется креплением перехода к волноводу таким образом, чтобы эти токи оказались противонаправленными. На фиг.1 противофазность возбуждения отмечена знаками + и -. Таким образом, возбуждается поле Нзо и Нц0 моды.

Мощность нагрева пропорциональна квадрату напряженности поля, поэтому в гюперечном сечении камеры распределение этой мощности имеет вид, показанный на фиг.3. Для эффективного формирования максимума поля в объеме резонаторной камеры необходимо обеспечить идентичные максимальные значения напряженностей поля Ньо и Нзо мод, Амплитуда возбуждаемого поля определяется уровнем напряженности магнитного поля в возбуждающей щели, т.е. уровнем мощности падающей волны, а также шириной щели.

1722509

В целях обеспечения одинаковых условий резонанса для обеих мод в предлагаемой конструкции ширина поперечных щелей емкостных диафрагм 3 и 7 выбрана одинаковой. Мощности возбуждения емко- 5 .стных диафрагм 3 и 7 выбраны одинаковыми. Для возбуждения Hso моды длина поперечной щели одного волновода равна одной пятой ширины резонаторной камеры, которая в конкретном случае была равна 10

3 5 А . Для возбуждения Нзо моды длина поперечной щели одного волновода составляет одну третью часть ширины резонаторной камеры. Длина прямоугольной резонаторной камеры выбрана исходя из 15 одинаковых условий резонанса для обеих . мод и составляет 1,2 ее ширины.

Для расширения удобств применения устройства, которые следуют из возможности передвижения максимума поля в резо- 20 наторной камере, возбудители Нцо и Нзо мод снабжены известным устройством передвижения, например, использован для этой цели механизм передвижения каретки измерительной линии. 25, Для передвижения возбудителей HM u

Нзо мод вдоль камеры на расстояние А/4 с минимальными электрическими потерями емкостные диафрагмы этих возбудителей снабжены пружинящими контактами. 30

Таким образом, получена локализация нагревающей мощности в части объема, составляющей 10 — 10 объема резонаторной

-г камеры, Вне этого объема уровень мощности не превышает половинного уровня. 35

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства обусловлена повышением избирательности нагрева объектов за счет локализации поля в части объема, составляющей 10 -10 обьема ре- 40 зонаторной камеры, понижением на 20 дБ излучения СВЧ поля во внешнее пространство, что при его медицинском применении не приводит к облучению обслуживающего персонала, при этом возникают дополнительные удобства применения устройства, которые следуют из возможности передвижения максимума поля в резонаторной камере на 5-10$. по сравнению с существующим.

Формула изобретения

1. Резонаторное устройство сверхвысо-. кой частоты, содержащее прямоугольную резонаторную камеру, соединенную волноводами с источником СВЧ поля, о тл и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения избирательности нагрева объектов за счет локализации поля в части объема резонаторной камеры, с одной стороны камеры установлен возбудитель Hw моды с возможностью перемещения вдоль камеры, выполненный в виде пяти отрезков прямоугольных волноводов, совмещенных друг с другом узкими стенками и соединенных одними концами с емкостной диафрагмой, а другими концами соединенных с помощью

Е-секториальных рупоров с волноводно-коаксиальными переходами, с другой стороны камеры установлен возбудитель Нзо моды с воэможностью передвижения вдоль камеры, выполнен> и в виде трех отрезков волноводов, совмещенных друг с другом узкими стенками и соединенных одними концами с второй емкостной диафрагмой, а другими концами соединенных с помощью пирамидальных рупоров с волноводно-коаксиальными переходами, причем волноводно-коаксиальные переходы соединены коаксиальными линиями с источником СВЧ поля с помощью синфазного равноамплитудного делителя мощности.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что штыри в соседних волноводно-коаксиальных переходах имеют противоположные направления.

1722509

ЯиГ, Д

Составитель 8. Гоблик

Техред M.Ìoðãåèòýë

Редактор С. Лисина

Корректор M. Шароши

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1012 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5