Волноводная нагрузка

Изобретение относится к технике СВЧ. Волноводная нагрузка состоит из короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода с установленным в нем поглощающим вкладышем, разделенным на секции токопроводящими перегородками, расположенными параллельно широкой стенке отрезка прямоугольного волновода и имеющими с ним тепловой контакт. Техническим результатом является повышение допустимого уровня рассеиваемой мощности и повышения электропрочности. В волноводной нагрузке поглощающий вкладыш и токопроводящие перегородки выполнены с вырезами, симметричными относительно плоскости, проходящей через средние линии широких стенок отрезка прямоугольного волновода. Глубина вырезов равна (0.25±0.1)λвg, где λвg - длина волны в волноводе, заполненном поглощающим вкладышем. Ширина вырезов выбирается из условия равенства амплитуд электромагнитных волн, отраженных от торцов секций поглощающего вкладыша и токопроводящих перегородок и торцов вырезов в них. Край каждой секции поглощающего вкладыша, обращенный навстречу направлению распространения электромагнитной волны имеет ступеньки, длина каждой из которых равна (0.25±0.1)λвg. Края всех секций или некоторых секций поглощающего вкладыша, обращенных навстречу направлению распространения электромагнитной волны, выполнены Г-образной формы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

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

Известны волноводные нагрузки в виде размещенных в волноводе поглощающих вкладышей («Руководящий и технический материал радиоэлектроники и электронной техники. Поглотители высокочастотной энергии объемные. НО 054.039». Редакция 1-62, 1963 г., стр.9, табл.4).

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой нагрузке является «Нагрузка из твердого материала для поглощения большой мощности СВЧ-колебаний». Патент США №3904993 от 09.09.1975 г.

Ее недостатком является значительный (высокий) перегрев передней части нагрузки, на ее скошенной части, в непосредственной близости от плоскости, проходящей через средины широких стенок волновода.

Техническим результатом является повышение допустимого уровня рассеиваемой мощности и повышение электропрочности.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что волноводная нагрузка состоит из короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода с установленным в нем поглощающим вкладышем, разделенным на секции токопроводящими перегородками, расположенными параллельно широкой стенке отрезка прямоугольного волновода и имеющими с ним тепловой контакт. Новым в предлагаемой волноводной нагрузке является выполнение поглощающего вкладыша и токопроводящих перегородок с вырезами, симметричными относительно плоскости, проходящей через средние линии широких стенок отрезка прямоугольного волновода. Глубина вырезов равна (0.25±0.1)λвg, где λвg - длина волны в волноводе, заполненном поглощающим вкладышем. Ширина вырезов выбирается из условия равенства амплитуд электромагнитных волн, отраженных от торцов секций поглощающего вкладыша и токопроводящих перегородок и торцов вырезов в них. Край каждой секции поглощающего вкладыша, обращенный навстречу направлению распространения электромагнитной волны, имеет ступеньки, длина каждой из которых равна (0.25±0.1)λвg.

Волноводная нагрузка может быть выполнена так, что или края всех секций или некоторых секций поглощающего вкладыша, обращенных навстречу направлению распространения электромагнитной волны, выполнены Г-образной формы.

На чертеже представлена конструкция предлагаемой волноводной нагрузки.

Волноводная нагрузка содержит короткозамкнутый отрезок прямоугольного волновода 1, поглощающий вкладыш со ступеньками, разделенный на секции со ступеньками 2, токопроводящие перегородки 3, вырезы 4.

Волноводная нагрузка работает следующим образом.

Энергия бегущей электромагнитной волны Н₁₀, достигнувшей первой ступеньки поглощающего вкладыша волноводной нагрузки, частично поглощается и превращается в тепловую энергию. Вырезы 4, имеющиеся в поглощающем вкладыше и токопроводящих перегородках, симметричные относительно плоскости, проходящей через средние линии широких стенок волновода, совпадают с областью наибольшей величины поля (по его поперечному сечению). Поглощающий материал ступенек поглощающего вкладыша сосредоточен на участках широких стенок волновода, отстоящих от их середины. Электромагнитное поле Н₁₀ на этих же участках ослаблено. Это способствует уменьшению энергии, поглощаемой нагрузкой на участке ступеньки.

Достигнув следующей ступеньки, электромагнитное поле делится токопроводящими перегородками 3. Часть его, возбудившая полость короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода, лежащую между широкой стенкой и ближайшей токопроводящей перегородкой, заполненную поглощающим вкладышем 2, распространяется и поглощается в ней. Оставшаяся часть электромагнитного поля распространяется вдоль следующей ступеньки. При этом процесс поглощения и тепловыделения повторяется. И так на каждой следующей ступеньке.

При выборе глубины вырезов длины ступенек равной (0.25±0.1)λвg и ширины вырезов из условия равенства амплитуд полей электромагнитных волн, отраженных от торцов секций поглощающего вкладыша и токопроводящих перегородок и торцов вырезов в них, отраженные поля складываются в противофазе, что обеспечивает согласование нагрузки.

Наличие выреза в поглощающем вкладыше уменьшает поглощение электромагнитной энергии на наиболее энергонасыщенном участке короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода, имеющем на этом участке максимальную напряженность поля.

Энергия электромагнитного поля, распространяющегося в полостях короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода, между токопроводящими перегородками, заполненных поглощающим вкладышем, так же преобразуется в тепло. Тепло передается токопроводящими перегородками стенкам короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода и затем в окружающее пространство или во внешнюю систему охлаждения.

Таким образом, снижение энергии электромагнитного поля, поглощаемого на начальном участке поглощающего вкладыша нагрузки уменьшает перегрев ее начального (переднего) участка, а наличие токопроводящих перегородок обеспечивает теплоотвод. Все это снижает локальную и общую температуру нагрузки и тем самым повышает допустимый уровень рассеиваемой мощности.

1. Волноводная нагрузка, состоящая из короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода с установленным в нем поглощающим вкладышем, разделенным на секции токопроводящими перегородками, расположенными параллельно широкой стенке отрезка прямоугольного волновода и имеющими с ним тепловой контакт, отличающаяся тем, что поглощающий вкладыш и токопроводящие перегородки выполнены с вырезами, симметричными относительно плоскости, проходящей через средние линии широких стенок отрезка прямоугольного волновода, причем глубина вырезов равна (0,25±0,1)λвg, где λвg - длина волны в волноводе, заполненном поглощающим материалом, а ширина вырезов выбирается из условия равенства амплитуд электромагнитных волн, отраженных от торцов секций поглощающего вкладыша и токопроводящих перегородок и торцов вырезов в них, край каждой секции поглощающего вкладыша, обращенный навстречу направлению распространения электромагнитной волны, имеет ступеньки, длина каждой из которых равна (0,25±0,1)λвg.

2. Волноводная нагрузка по п.1, отличающаяся тем, что края всех секций поглощающего вкладыша, обращенных навстречу направлению распространения электромагнитной волны, выполнены Г-образной формы.

3. Волноводная нагрузка по п.1, отличающаяся тем, что края некоторых секций поглощающего вкладыша, обращенных навстречу направлению распространения электромагнитной волны, выполнены Г-образной формы.