Волноводная нагрузка

Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) радиотехнике и может использоваться в волноводной, измерительной и антенной технике. Волноводная нагрузка содержит отрезок прямоугольного волновода с резистивной пленкой, расположенной в продольном сечении. Резистивная пленка нанесена на N, где N=2, одинаковых или отличающихся по размерам диэлектрических пластин, ориентированных перпендикулярно широким стенкам отрезка прямоугольного волновода и вплотную примыкающих торцом к закороченному торцу волновода. На другом торце каждой пластины выполнены согласующие выборки. Поверхностное сопротивление резистивной пленки выбирается из условия максимального поглощения электромагнитной энергии. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении допустимой мощности рассеяния нагрузок при улучшении согласования и расширении рабочей полосы частот. 1 ил.

 

Изобретение относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) радиотехнике и может использоваться в волноводной, измерительной и антенной технике. Известны волноводные нагрузки, содержащие диэлектрическую пластину, покрытую резистивной пленкой, вплотную примыкающую одним торцом к закороченному торцу волновода, имеющую клиновидную форму и расположенную в диагональной плоскости волновода [«Сверхвысокочастотная нагрузка» А.с. №506089 от 04.04.75 г.], либо в продольном сечении волновода [В.А.Калмык, С.Б.Раевский. Прямоугольный волновод, перегороженный резистивной пленкой // Радиотехника и электроника, 1975, 20, №10, стр.2185-2186].

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой нагрузке является волноводная нагрузка [А.Е.Иванов, В.А.Калмык, Т.В.Кожевникова. Расчет волноводной нагрузки на базе отрезка волновода с резистивной пленкой // Радиотехника и электроника, 1982, 25, №11, стр.62-65], представляющая собой закороченный отрезок волновода с резистивной пленкой, расположенной в продольном сечении волновода на равном расстоянии от боковых стенок и имеющей прямоугольную форму.

Недостатком известных волноводных нагрузок, содержащих резистивную пленку, является то, что они применимы только в волноводных устройствах с малым уровнем мощности сигнала. При увеличении падающей на нагрузки мощности увеличивается и разогрев нагрузок и, при достижении определенного предела, происходит частичное или полное разрушение резистивной пленки или диэлектрической пластины и, соответственно, ухудшение согласующих характеристик нагрузок.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении допустимой мощности рассеяния нагрузок.

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что волноводная нагрузка содержит отрезок прямоугольного волновода с резистивной пленкой, нанесенной на одну из боковых поверхностей диэлектрической пластины, расположенной в продольном сечении волновода, ориентированной перпендикулярно его широким стенкам и вплотную примыкающей одним торцом к закороченному торцу волновода.

Отличительными признаками предлагаемой волноводной нагрузки является то, что нагрузка содержит N, где N=2, диэлектрических пластин с резистивной пленкой, на другом торце каждой пластины выполнены согласующие выборки, при этом поверхностное сопротивление резистивной пленки выбирается из условия максимального поглощения электромагнитной энергии.

Кроме того, волноводная нагрузка может иметь диэлектрические пластины с резистивной пленкой одинаковыми или отличающимися друг от друга и расположенными симметрично оси волновода при увеличении их длины по мере приближения к боковым стенкам.

На чертеже изображены примеры выполнения волноводной нагрузки:

а) волноводная нагрузка с одинаковыми диэлектрическими пластинами,

б) волноводная нагрузка с отличающимися друг от друга диэлектрическими пластинами.

Предлагаемая нагрузка, изображенная на чертеже, содержит диэлектрические пластины 1, покрытые резистивной пленкой 2, расположенные в продольном сечении отрезка прямоугольного волновода 3 перпендикулярно его широким стенкам. Одни торцы пластин вплотную примыкают к закороченному торцу отрезка волновода 3, на других торцах выполнены выборки 4 для согласования нагрузки.

Принцип работы предлагаемой волноводной нагрузки заключается в следующем.

Поданная на нагрузку электромагнитная волна многократно переотражается от каждой из неоднородностей на торцах пластин, претерпевая рассеяние в резистивной пленке при каждом проходе и, в конечном счете, рассеивается полностью. При увеличении числа пластин возрастает площадь, на которой рассеивается энергия электромагнитной волны, снижается температура пластин, увеличивается площадь соприкосновения нагрузок с металлическими стенками волновода и, соответственно, улучшается отвод тепла. Согласующая выборка может быть как ступенчатой формы, так и клинообразной. Клинообразная форма согласующей выборки позволяет убрать области максимальной концентрации рассеяния электромагнитной энергии в пластине, распределяя ее более равномерно. Более равномерному поглощению энергии по поверхности пластин способствует и установка пластин разной длины, так как при удлинении крайних пластин на центральной пластине, расположенной в максимуме поля, рассеивается меньшая мощность. Поверхностное сопротивление резистивного слоя выбирается из условия максимального поглощения электромагнитной энергии. Для определения максимального поглощения оцениваются характеристики отражения и прохождения СВЧ-сигнала через волновод с нагрузкой при изменении сопротивления.

Испытание на высоком уровне мощности нагрузки (см.чертеж, а) сечением 18,5×5 мм и с длиной пластины 20 мм, размещенной в латунном волноводе с толщиной стенки 1 мм, показало, что она выдерживает среднюю мощность 60 Вт без дополнительного отвода тепла. При этом КСВ нагрузки ≤1,3 в диапазоне ≈0,16 f₀. Аналогичная нагрузка с одной пластиной, покрытой резистивной пленкой, выдерживает ≈15 Вт.

Волноводная нагрузка, выполненная в виде короткозамкнутого отрезка волноводной трубы, параллельно узким стенкам которой установлены диэлектрические пластины с резистивной пленкой, одним торцом примыкающие к короткозамкнутому концу отрезка волноводной трубы, отличающаяся тем, что диэлектрические пластины расположены симметрично оси отрезка волноводной трубы, причем их длина увеличивается по мере приближения к боковым стенкам, а на торце, противоположном торцу, примыкающему к короткозамкнутому концу отрезка волноводной трубы, на диэлектрических пластинах выполнены согласующие выборки, при этом поверхностное сопротивление резистивной пленки выбирается из условия максимального поглощения электромагнитной энергии.