Свч-нагрузка

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано как оконечная нагрузка в волноводных трактах повышенным уровнем мощности. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение электропрочности СВЧ-нагрузки. Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что СВЧ-нагрузка содержит отрезок прямоугольного волновода, выполненный из металла с низкой проводимостью с ребристой структурой в виде ребер и пазов, расположенных на одной или двух его широких стенках. Ребра и пазы ребристой структуры отрезка прямоугольного волновода расположены наклонно к узкой и широкой стенкам отрезка прямоугольного волновода. Электрическая высота ребер и глубина пазов изменяется от начала нагрузки к ее концу от 0 до π/2. В пазах ребристой структуры отрезка прямоугольного волновода выполнены сквозные неизлучающие отверстия, расположенные вдоль средних линий в торцах каждого из пазов ребристой структуры. Сквозные неизлучающие отверстия могут быть выполнены одновременно вдоль средних линий в торцах каждого из пазов ребристой структуры и в узких стенках отрезка прямоугольного волновода ортогонально ребрам ребристой структуры. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано как оконечная нагрузка в волноводных трактах повышенным уровнем мощности.

Известны нагрузки [Байчурин А.С. Расчет, конструирование и изготовление волноводных устройств и объемных резонаторов. Госэнергоиздат, 1963 г.], выполненные из металлов с низкой проводимостью, например нержавеющих сталей, в виде Н- или П-образного волновода. Однако продольные размеры таких нагрузок весьма значительны - около 20 λ₀, где λ₀ - длина волны в свободном пространстве, а электропрочность определяется величиной зазора между выступами в Н-волноводе и между выступом и противолежащей стенкой в П-полноводе.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой СВЧ-нагрузке является конструкция нагрузки, содержащая отрезок прямоугольного волновода, выполненного из металла с низкой проводимостью с ребристой структурой в виде ребер и пазов, установленных на одной или двух его широких стенках. Ребра и пазы ребристой структуры отрезка прямоугольного волновода расположены наклонно к узкой и широкой стенкам отрезка прямоугольного волновода. Электрическая высота ребер и глубина пазов изменяется от начала нагрузки к ее концу от 0 до π/2 [Патент RU №2234769, Н 01 Р 1/26].

Недостатком этой нагрузки является то, что при преобразовании энергии электромагнитного поля в тепловую энергию, наибольшему нагреву подвергаются кромки ребер, обращенные к внутренней полости отрезка прямоугольного волновода, а охлаждение нагрузки осуществляется с внешней стороны стенок отрезка прямоугольного волновода. При высоком уровне мощности это приводит к перегреву кромок ребер, ионизации газа, заполняющего отрезок прямоугольного волновода и электрическому пробою нагрузки.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение электропрочности СВЧ-нагрузки.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что СВЧ-нагрузка содержит отрезок прямоугольного волновода, выполненного из металла с низкой проводимостью с ребристой структурой в виде ребер и пазов, расположенных на одной или двух его широких стенках, причем ребра и пазы ребристой структуры отрезка прямоугольного волновода расположены наклонно к узкой и широкой стенкам отрезка прямоугольного волновода.

Электрическая высота ребер и глубина пазов изменяется от начала нагрузки к ее концу от 0 до π/2.

Новым признаком СВЧ-нагрузки является выполнение в пазах ребристой структуры отрезка прямоугольного волновода сквозных неизлучающих отверстий, расположенных вдоль средних линий в торцах каждого из пазов ребристой структуры.

Кроме того, сквозные неизлучающие отверстия могут быть расположены либо в узких стенках отрезка прямоугольного волновода ортогонально ребрам ребристой структуры, либо выполнены одновременно вдоль средних линий в торцах каждого из пазов ребристой структуры и в узких стенках отрезка прямоугольного волновода ортогонально ребрам ребристой структуры.

На чертеже представлены примеры выполнения конструкции СВЧ-нагрузки:

а) СВЧ-нагрузка с неизлучающими отверстиями, расположенными вдоль средних линий, в торцах пазов ребристой структуры;

б) сечение по А-А СВЧ-нагрузки с неизлучающими отверстиями, расположенными вдоль средних линий, в торцах пазов ребристой структуры;

в) СВЧ-нагрузка с неизлучающими отверстиями, расположенными в узких стенках отрезка прямоугольного волновода ортогонально ребрам ребристой структуры;

г) СВЧ-нагрузка с неизлучающими отверстиями, выполненными одновременно вдоль средних линий в торцах каждого из пазов ребристой структуры и в узких стенках отрезка прямоугольного волновода ортогонально ребрам ребристой структуры.

СВЧ-нагрузка содержит отрезок прямоугольного волновода 1, на широкой внутренней стенке которого выполнены ребра 2 и короткозамкнутые пазы 3 и неизлучающие отверстия 4.

СВЧ-нагрузка работает следующим образом: электромагнитное поле, распространяющееся вдоль отрезка прямоугольного волновода нагрузки, выполненного из металла с низкой проводностью, наводит на поверхностях его стенок и поверхностях ребер токи, проникающие в металл на глубину, обратно пропорциональную , (где δ - проводимость металла, из которого выполнены отрезок прямоугольного волновода и ребра), и нагревают их, что способствует ионизации газа во внутренней полости СВЧ-нагрузки. Для их охлаждения в отрезок прямоугольного волновода под избыточным давлением подается газ, например воздух. Через отверстия в пазах газ выходит наружу и, омывая поверхности ребер и стенок отрезка прямоугольного волновода, охлаждает их. Одновременно с потоком газа уносятся его ионизированные частицы, что снижают степень ионизации газа во внутренней полости нагрузки. Уменьшение температуры элементов внутренней полости нагрузки - стенок отрезка прямоугольного волновода и ребер и уменьшение ионизации газа повышает электропрочность нагрузки.

Нагрузка может быть изготовлена из любого металла с низкой проводимостью, например нержавеющей стали, титана и других, известными способами: токарными, фрезерными, электроэрозионными в зависимости от типа (формы) волновода и имеющегося оборудования.

1. СВЧ-нагрузка, содержащая отрезок прямоугольного волновода, выполненного из металла с низкой проводимостью с ребристой структурой в виде ребер и пазов, расположенных на одной или двух его широких стенках, причем ребра и пазы ребристой структуры отрезка прямоугольного волновода расположены наклонно к узкой и широкой стенкам отрезка прямоугольного волновода, а электрическая высота ребер и глубина пазов изменяется от начала нагрузки к ее концу от 0 до π/2, отличающаяся тем, что в пазах ребристой структуры отрезка прямоугольного волновода выполнены сквозные неизлучающие отверстия.

2. СВЧ-нагрузка по п.1, отличающаяся тем, что сквозные неизлучающие отверстия расположены вдоль средних линий в торцах каждого из пазов ребристой структуры.

3. СВЧ-нагрузка по п.1, отличающаяся тем, что сквозные неизлучающие отверстия выполнены одновременно вдоль средних линий в торцах каждого из пазов ребристой структуры и в узких стенках отрезка прямоугольного волновода ортогонально ребрам ребристой структуры.