RU2578729C1 - Microwave attenuator - Google Patents
Microwave attenuator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2578729C1 RU2578729C1 RU2014154068/28A RU2014154068A RU2578729C1 RU 2578729 C1 RU2578729 C1 RU 2578729C1 RU 2014154068/28 A RU2014154068/28 A RU 2014154068/28A RU 2014154068 A RU2014154068 A RU 2014154068A RU 2578729 C1 RU2578729 C1 RU 2578729C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waveguide
- transition
- absorber
- width
- attenuator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано как аттенюатор с фиксированным затуханием при измерениях в волноводных трактах с высоким уровнем мощности.The invention relates to microwave technology and can be used as an attenuator with fixed attenuation when measured in waveguide paths with a high power level.
Известны фиксированные поглощающие аттенюаторы [1] для волноводов с объемным поглощающим сопротивлением. Аттенюатор представляет отрезок волноводной трубы с фланцами, внутри которой установлено поглощающее сопротивление.Fixed absorbing attenuators are known [1] for waveguides with volumetric absorbing resistance. The attenuator represents a segment of the waveguide tube with flanges, within which an absorbing resistance is installed.
Недостатками их конструкции являются:The disadvantages of their design are:
- сложная форма поглотителя, требующая для своего изготовления не менее сложную оправку, что приводит к увеличению затрат на ее производство;- a complex form of the absorber, requiring for its manufacture no less complex mandrel, which leads to an increase in the cost of its production;
- наличие клеевых или воздушных зазоров между поглотителем и волноводом, увеличивающих переходное тепловое сопротивление;- the presence of glue or air gaps between the absorber and the waveguide, increasing the transitional thermal resistance;
- неуказанные электрические характеристики: КСВН и неравномерность коэффициента передачи в диапазоне частот волновода.- unspecified electrical characteristics: VSWR and uneven transmission coefficient in the frequency range of the waveguide.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является волноводный аттенюатор [2], принятый за прототип, содержащий отрезок прямоугольного волновода и объемное поглощающее сопротивление, отличающийся тем, что объемное поглощающее сопротивление выполнено в виде основной прямоугольной призмы, плоскость основания которой сопряжена с плоскостью одной из широких стенок прямоугольного волновода, ширина основания равна ширине прямоугольного волновода, а высота меньше высоты прямоугольного волновода, при этом основная призма хотя бы с одной из сторон, параллельной поперечному сечению прямоугольного волновода, сопряжена с согласующим элементом в виде дополнительной прямоугольной призмы, конструктивно объединенным с основной призмой и выполненным из материала основной призмы, при этом плоскость основания дополнительной призмы совпадает с плоскостью сопряжения основной призмы с волноводом, ширина основания равна ширине прямоугольного волновода, а высота дополнительной призмы меньше высоты основной призмы.Closest to the claimed technical solution is the waveguide attenuator [2], adopted for the prototype, containing a segment of a rectangular waveguide and volumetric absorption resistance, characterized in that the volumetric absorption resistance is made in the form of a main rectangular prism, the base plane of which is conjugated with the plane of one of the wide walls rectangular waveguide, the width of the base is equal to the width of the rectangular waveguide, and the height is less than the height of the rectangular waveguide, while the main prism is at least on one side parallel to the cross section of a rectangular waveguide, it is conjugated with a matching element in the form of an additional rectangular prism structurally combined with the main prism and made of the material of the main prism, while the base plane of the additional prism coincides with the interface plane of the main prism with the waveguide, the width of the base equal to the width of the rectangular waveguide, and the height of the additional prism is less than the height of the main prism.
Недостатками данной конструкции являются:The disadvantages of this design are:
- технологические сложности при изготовлении профиля поглотителя;- technological difficulties in the manufacture of the profile of the absorber;
- необходимость дополнительной обработки поглотителя при настройке на фиксированное затухание.- the need for additional processing of the absorber when setting to a fixed attenuation.
Техническим результатом заявляемого СВЧ-аттенюатора является уменьшение КСВН и неравномерности коэффициента передачи в полосе частот волновода, плавное изменение электрической прочности, а также возможность настройки затухания в небольших пределах при конструктивном и технологическом упрощении.The technical result of the inventive microwave attenuator is to reduce the VSWR and the uneven transmission coefficient in the frequency band of the waveguide, a smooth change in dielectric strength, as well as the ability to adjust attenuation to a small extent with structural and technological simplification.
Технический результат достигается тем, что СВЧ-аттенюатор содержит металлический прямоугольный волновод, поглотитель и экран. Волновод выполнен с высотой b узкой стенки и шириной а широкой стенки, в котором образованы два сопряженных друг с другом идентичных плавных перехода длиной L переменной высоты, уменьшающейся до b2. Поглощающая поверхность каждого перехода совмещена с поглощающей поверхностью поглотителя шириной s, расположенной на одной из широких стенок волновода, а отражающая поверхность перехода расположена на противоположной широкой стенке, при условии s<a, α=arctg((b-b2)/L), где α угол наклона перехода. Поглощающая поверхность поглотителя может быть выполнена в виде прямоугольника, причем его ширина s находится в пределах 0.6а≤s≤0.7а.The technical result is achieved in that the microwave attenuator contains a rectangular metal waveguide, an absorber and a screen. The waveguide is made with a height b of a narrow wall and a width a of a wide wall, in which two identical smooth transitions are formed, interconnected with each other, of length L of variable height, decreasing to b 2 . The absorbing surface of each transition is combined with the absorbing surface of the absorber of width s located on one of the wide walls of the waveguide, and the reflecting surface of the transition is located on the opposite wide wall, provided s <a, α = arctan ((bb 2 ) / L), where α transition angle The absorbing surface of the absorber can be made in the form of a rectangle, and its width s is in the range 0.6a≤s≤0.7a.
Для уменьшения КСВН все стенки одного из плавных переходов могут быть металлизированы, но при этом длина топологии аттенюатора увеличится вдвое.To reduce the VSWR, all the walls of one of the smooth transitions can be metallized, but the length of the attenuator topology will double.
Два идентичных плавных перехода позволяют плавно изменять электрическую прочность аттенюатора и упростить его изготовление.Two identical smooth transitions allow you to smoothly change the electric strength of the attenuator and simplify its manufacture.
Высота b2 плавных переходов определяет начальное затухание аттенюатора до настройки.The height b of 2 smooth transitions determines the initial attenuator attenuation before tuning.
При настройке затухания фрезеруют место сопряжения плавных переходов, увеличивая высоту b2, что позволяет уменьшить начальное затухание до требуемого.When attenuation is adjusted, the junction of the smooth transitions is milled, increasing the height b 2 , which reduces the initial attenuation to the required one.
Угол наклона α=arctg((b-b2)/L) перехода влияет на КСВН аттенюатора. Для получения КСВН<1.1 угол α может находиться в пределах 0°≤α≤6°. При α=0° наклонная поверхность перехода становится плоской, а сам переход вырождается в прямоугольный волновод.The angle of inclination α = arctan ((bb 2 ) / L) of the transition affects the VSWR of the attenuator. To obtain VSWR <1.1, the angle α can be in the range 0 ° ≤α≤6 °. At α = 0 °, the inclined surface of the transition becomes flat, and the transition itself degenerates into a rectangular waveguide.
Для простоты изготовления поглощающая поверхность перехода расположена на плоской широкой стенке волновода и совмещена с поглощающей поверхностью поглотителя, что позволяет использовать поглотитель простой формы: прямоугольный параллелограмм, и выбирать ширину s поглотителя без жесткой привязки к ширине а широкой стенки волновода.For ease of manufacture, the absorbing transition surface is located on a flat wide wall of the waveguide and combined with the absorbing surface of the absorber, which allows the use of a simple absorber: a rectangular parallelogram, and choosing the width s of the absorber without rigid reference to the width a of the wide waveguide wall.
Для получения минимальной неравномерности коэффициента передачи и равномерного распределения СВЧ-энергии в объеме поглотителя ширина s поглощающей поверхности поглотителя должна находиться в пределах 0.6а≤s≤0.7а в зависимости от параметров материала поглотителя: диэлектрической проницаемости ε и тангенса угла диэлектрических потерь tgδ.In order to obtain the minimum non-uniformity of the transmission coefficient and uniform distribution of microwave energy in the absorber volume, the width s of the absorber surface of the absorber should be within 0.6a≤s≤0.7a depending on the parameters of the absorber material: dielectric constant ε and dielectric loss tangent tanδ.
Предлагаемая конструкция СВЧ-аттенюатора поясняется чертежами.The proposed design of the microwave attenuator is illustrated by drawings.
На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого СВЧ-аттенюатора, где: металлический волновод - 1, поглотитель - 2, экран - 3, плавный переход - 4.In FIG. 1 shows the design of the proposed microwave attenuator, where: a metal waveguide - 1, an absorber - 2, a screen - 3, a smooth transition - 4.
На фиг. 2 представлена конструкция предлагаемого СВЧ-аттенюатора по п. 3.In FIG. 2 shows the design of the proposed microwave attenuator according to
На фиг. 3 представлены оптимизированные топологии 10 дБ СВЧ-аттенюаторов с фиксированной длиной поглотителя: а - конструкция фиг. 1, б - конструкция фиг. 2.In FIG. 3 shows optimized topologies of 10 dB microwave attenuators with a fixed absorber length: a - construction of FIG. 1b - construction of FIG. 2.
На фиг. 4 представлены графики КСВН в диапазоне частот 26-40 ГГц для топологий фиг. 3.In FIG. 4 shows graphs of VSWR in the frequency range 26-40 GHz for the topologies of FIG. 3.
На фиг. 5 представлены графики коэффициента передачи S21 в диапазоне частот 26-40 ГГц для топологий фиг. 3.In FIG. 5 shows plots of the transmission coefficient S21 in the frequency range 26-40 GHz for the topologies of FIG. 3.
На фиг. 6 представлены зависимости коэффициента передачи S21 от высоты b2 плавного перехода на частоте 35 ГГц для топологий фиг. 3.In FIG. 6 shows the dependences of the transmission coefficient S21 on the smooth transition height b 2 at a frequency of 35 GHz for the topologies of FIG. 3.
ПримерExample
Волновод 1 выполнен из меди прямоугольным. Корпус волновода 1 выполнен из двух частей, разделенных по широкой стенке и соединенных винтами. Высота узкой стенки b=3.4 мм, ширина широкой стенки а=7.2 мм. В корпусе выполнены два сопряженных друг с другом идентичных плавных перехода 4. Каждый плавный переход 4 имеет длину L=17 мм, высота уменьшается до b2=2.26 мм, а угол наклона α≈3.8°. На плоской широкой стенке перехода расположен поглотитель 2 так, что его поглощающая поверхность совмещена с плоскостью широкой стенки. Поглотитель 2 выполнен в форме прямоугольного параллелограмма из корундо-титанатной керамической пластины КТ-30 длиной 2L=34 мм и высотой 2 мм. Ширина поглощающей поверхности поглотителя 2 s=4.5 мм. Поглотитель 2 помещен в экран 3, выполненный из меди, и закреплен в нем электропроводным клеем или пайкой. Пример соответствует топологии фиг. 3а.The
Предлагаемый СВЧ-аттенюатор работает следующим образом.The proposed microwave attenuator operates as follows.
Электромагнитная волна, распространяясь в прямоугольном волноводе 1, попадает в канал первого плавного перехода 4 переменной высоты. Падая на поглощающую поверхность поглотителя 2, электромагнитная волна затухает, преобразуясь в тепловую энергию, которая отводится через экран 3 на систему охлаждения. Непоглощенная часть энергии электромагнитной волны попадает в канал второго плавного перехода 4 переменной высоты, где процесс ее поглощения и преобразования в тепловую энергию с отводом тепла происходит так же, как и в первом переходе 4.An electromagnetic wave propagating in a
Возможность реализации предлагаемого изобретения проверена расчетным путем на топологиях СВЧ-аттенюаторов, представленных на фиг. 3, с фиксированной длиной L и шириной s поглотителя.The feasibility of the invention is verified by calculation on the topologies of the microwave attenuators shown in FIG. 3, with a fixed length L and width s of the absorber.
Графики КСВН (фиг. 4) топологий СВЧ-аттенюаторов показывают, что конструкция фиг. 3б имеет лучшее согласование (КСВН<1,02) по сравнению с конструкцией фиг. 3а, но достигается этот результат вдвое большей длиной топологии аттенюатора. Однако увеличение длины аттенюатора может оказаться удобным для монтажа габаритной системы охлаждения.The VSWR plots (FIG. 4) of the microwave attenuator topologies show that the design of FIG. 3b has better matching (VSWR <1.02) compared with the design of FIG. 3a, but this result is achieved with twice the length of the attenuator topology. However, increasing the length of the attenuator may be convenient for mounting an overall cooling system.
Графики коэффициента передачи S21 (фиг. 5) топологий СВЧ-аттенюаторов показывают низкий уровень его неравномерности (ΔS21=0,15…0,2 дБ) в полосе частот волновода, что говорит о широкополосности аттенюатора.The graphs of the transmission coefficient S21 (Fig. 5) of the microwave attenuator topologies show a low level of its non-uniformity (ΔS21 = 0.15 ... 0.2 dB) in the waveguide frequency band, which indicates the attenuator broadband.
Графики зависимости коэффициента передачи S21 от высоты b2 плавного перехода на частоте 35 ГГц (фиг. 6) показывают возможность настройки S21 в диапазоне более 10 дБ.Graphs of the dependence of the transmission coefficient S21 on the height b2 of a smooth transition at a frequency of 35 GHz (Fig. 6) show the possibility of tuning S21 in the range of more than 10 dB.
Экспериментальные 10-дБ СВЧ-аттенюаторы с волноводным каналом [7.2×3.4] общей длиной 5 см, у которых в качестве поглотителя использовалась корундо-титанатная керамическая пластина КТ-30 высотой 2 мм, позволили получить КСВН менее 1,1.Experimental 10-dB microwave attenuators with a waveguide channel [7.2 × 3.4] with a total length of 5 cm, in which a KT-30 corundum-titanate ceramic plate with a height of 2 mm was used as an absorber, made it possible to obtain an VSWR of less than 1.1.
Применяя поглотители, выполненные из других поглощающих материалов, и корректируя ширину s поглощающей поверхности поглотителя и высоту перехода b2, можно использовать СВЧ-аттенюатор на низкий, средний и высокий уровни мощности.Using absorbers made of other absorbing materials and adjusting the width s of the absorbing surface of the absorber and the transition height b2, it is possible to use a microwave attenuator at low, medium, and high power levels.
Источники информацииInformation sources
1. И.П. Бушминский. Изготовление элементов конструкций СВЧ. Волноводы и волноводные устройства. - М.: Высшая школа, 1974 г., с. 182, рис. 3.6.1. I.P. Bushminsky. Production of microwave structural elements. Waveguides and waveguide devices. - M .: Higher school, 1974, p. 182, fig. 3.6.
2. Заявка №2012147432/08 РФ, МПК Н01Р 1/26. Волноводный аттенюатор. - Заявл. 07.11.12; опубл. 20.05.14, Бюл. №14.2. Application No. 2012147432/08 of the Russian Federation,
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014154068/28A RU2578729C1 (en) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | Microwave attenuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014154068/28A RU2578729C1 (en) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | Microwave attenuator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2578729C1 true RU2578729C1 (en) | 2016-03-27 |
Family
ID=55656812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014154068/28A RU2578729C1 (en) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | Microwave attenuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2578729C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4661787A (en) * | 1984-12-18 | 1987-04-28 | Spinner Gmbh, Elektotechnische Fabrik | Waveguide |
| WO1993014533A1 (en) * | 1992-01-13 | 1993-07-22 | Tovarischestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostju (Aktsionernoe Obschestvo Zakrytogo Tipa) Firma Avanti (Too Firma Avanti) | Attenuator |
| WO1993020595A1 (en) * | 1992-04-07 | 1993-10-14 | Tovarischestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostju (Aktsionernoe Obschestvo Zakrytogo Tipa) Firma Avanti (Too Firma Avanti) | Adjustable attenuator |
| RU2034374C1 (en) * | 1992-07-10 | 1995-04-30 | Научно-исследовательский институт радиостроения | Superhigh-frequency attenuator |
| RU49366U1 (en) * | 2005-06-16 | 2005-11-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" | VARIABLE ATTENUATOR OF MILLIMETER WAVE RANGE |
| RU2012147432A (en) * | 2012-11-07 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения | Waveguide attenuator |
-
2014
- 2014-12-29 RU RU2014154068/28A patent/RU2578729C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4661787A (en) * | 1984-12-18 | 1987-04-28 | Spinner Gmbh, Elektotechnische Fabrik | Waveguide |
| WO1993014533A1 (en) * | 1992-01-13 | 1993-07-22 | Tovarischestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostju (Aktsionernoe Obschestvo Zakrytogo Tipa) Firma Avanti (Too Firma Avanti) | Attenuator |
| WO1993020595A1 (en) * | 1992-04-07 | 1993-10-14 | Tovarischestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostju (Aktsionernoe Obschestvo Zakrytogo Tipa) Firma Avanti (Too Firma Avanti) | Adjustable attenuator |
| RU2034374C1 (en) * | 1992-07-10 | 1995-04-30 | Научно-исследовательский институт радиостроения | Superhigh-frequency attenuator |
| RU49366U1 (en) * | 2005-06-16 | 2005-11-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" | VARIABLE ATTENUATOR OF MILLIMETER WAVE RANGE |
| RU2012147432A (en) * | 2012-11-07 | 2014-05-20 | Открытое акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения | Waveguide attenuator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104810579A (en) | Tunable bandstop filter based on artificial surface plasmon | |
| SG173241A1 (en) | Planar helix slow-wave structure with straight-edge connections | |
| CN107799856B (en) | Substrate integrated waveguide tunable filter | |
| CN110768021B (en) | Lens structure, lens antenna and electronic equipment | |
| RU2578729C1 (en) | Microwave attenuator | |
| CN110739552B (en) | Lens structure, lens antenna and electronic equipment | |
| US5883603A (en) | Method for adjusting radiation direction of antenna | |
| JP4643681B2 (en) | Resonator, waveguide filter | |
| Mondal et al. | A leaky-wave antenna in substrate integrated non-radiative dielectric (SINRD) waveguide with controllable scanning rate | |
| US3621481A (en) | Microwave energy phase shifter | |
| CN110752446B (en) | Lens structure, lens antenna and electronic equipment | |
| RU2580465C1 (en) | Microwave load | |
| US2543425A (en) | Squeezable wave guide for line stretching | |
| KR101468409B1 (en) | Dual mode resonator including the disk with notch and filter using the same | |
| CN108808257B (en) | Refractive index controllable super surface | |
| CN110752427B (en) | A millimeter wave attenuator with integrated waveguide on substrate | |
| CN116014394A (en) | An electronically adjustable substrate integrated waveguide equalizer based on PIN diode | |
| CN107768786B (en) | A demultiplexer | |
| CN110768022B (en) | Lens structure, lens antenna and electronic equipment | |
| Zhang et al. | Quadri-folded substrate integrated waveguide cavity and its miniaturized bandpass filter applications | |
| US9112251B2 (en) | Microwave resonant cavity | |
| CN112751207B (en) | Lens structure, lens antenna and electronic equipment | |
| Nazari et al. | A thin and low-cost scalable waveguide load absorber | |
| Basuki et al. | Artificial circular dielectric resonator with resonant mode selectability | |
| CN115986358B (en) | Directional coupler |