Патент на изобретение №2287210

(54) СВЧ-ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в волноводных трактах для переключения антенных и приемопередающих каналов. Технический результат заключается в реализации возможности передачи электромагнитных волн из Н-канала СВЧ-переключателя в Е-канал, а также уменьшение потерь при передаче электромагнитных волн из входного Н-канала в любой из выходных каналов. СВЧ-переключатель содержит балансный двойной свернутый тройник с Н-каналом и Е-каналом, со сдвоенным участком, с двумя смежными каналами и элементом связи Е-канала со сдвоенным участком. Входным является Н-канал, в одном смежном канале установлен один выключатель на расстоянии от плоскости сопряжения смежных каналов со сдвоенным участком, в другом смежном канале – два выключателя, первый установлен на расстоянии , а второй – на расстоянии от плоскости сопряжения смежных каналов со сдвоенным участком, при этом в Е-канале установлен один выключатель на расстоянии от элемента связи E-канала со сдвоенным участком, где в – длина волны Н₁₀ в Е-канале и в каждом из смежных каналов;

– длина волны Н₂₀ в сдвоенном участке;

n=1, 3, 5, …;

m=5, 7, 9, …;

l_E – расстояние от оси элемента связи Е-канала со сдвоенным участком до плоскости сопряжения смежных каналов со сдвоенным участком. 1 ил.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано в волноводных трактах для переключения антенных и приемопередающих каналов.

Известны переключатели (Власов В.И., Берман Я.И. Проектирование высокочастотных устройств радиолокационных станций. Л.: Судостроение, 1972 г., с.294 рис.IX.26), содержащие два балансных моста, два, включенных между ними, газовых разрядника и соединяющие волноводы. Их параметры зависят от амплитудных и фазовых характеристик и согласования каждого из входящих элементов. Активные потери суммируются, развязки между каналами, особенно в полосе частот, чувствительны к степени стабильности амплитуд и фаз сигналов, проходящих по разным каналам.

Наиболее близкой по технической сущности конструкцией является балансный двойной свернутый тройник (Семенов Н.А. Техническая электродинамика. М.: Связь, 1973 г., с.411, рис.15.6.а), б)). Два его выходных канала связаны с входным каналом, а один развязан.

Недостатком этой конструкции является невозможность передачи электромагнитных волн из Н-канала в Е-канал и деление мощности пополам при их передаче из Н-канала в один из смежных каналов (потери составляют 3 дБ).

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в реализации возможности передачи электромагнитных волн из Н-канала СВЧ-переключателя в Е-канал, а также уменьшение потерь при передаче электромагнитных волн из входного Н-канала в любой из выходных каналов.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что СВЧ-переключатель содержит балансный двойной свернутый тройник с Н-каналом и Е-каналом, со сдвоенным участком, с двумя смежными каналами и элементом связи Е-канала со сдвоенным участком. Новые признаки предлагаемого изобретения состоят в том, что входным является Н-канал, в одном смежном канале установлен один выключатель на расстоянии от плоскости сопряжения смежных каналов со сдвоенным участком, в другом смежном канале – два выключателя, первый установлен на расстоянии , а второй – на расстоянии от плоскости сопряжения смежных каналов со сдвоенным участком, при этом в Е-канале установлен один выключатель на расстоянии

от элемента связи Е-канала со сдвоенным участком,

где в – длина волны Н₁₀ в Е-канале и в каждом из смежных каналов;

– длина волны Н₂₀ в сдвоенном участке;

n=1, 3, 5, …;

m=5, 7, 9, …;

l_E – расстояние от оси элемента связи Е-канала со сдвоенным участком до плоскости сопряжения смежных каналов со сдвоенным участком.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого СВЧ-переключателя. Он содержит балансный двойной свернутый тройник 1, входной Н-канал 2, смежные каналы 3 и 4, Е-канал 5, четыре выключателя 6, 7, 8, 9, сдвоенный участок 10, элемент связи 11 Е-канала со сдвоенным участком, плоскость сопряжения 12 смежных каналов со сдвоенным участком.

Работа СВЧ-переключателя.

В основу работы СВЧ-переключателя положены:

– противофазность волн Н₂₀ в плоскости сопряжения смежных каналов со сдвоенным участком, возбуждаемых Е-каналом и одним из закрытых смежных каналов, после отражения от закрытых в них выключателей;

– синфазность волн Н₁₀ в плоскости сопряжения смежных каналов со сдвоенным участком, возбуждаемых входным Н-каналом и одним из смежных каналов, после отражения от закрытого в нем выключателя;

– возможность преобразования волны Н₁₀, возбуждаемой входным Н-каналом, в волну Н₂₀ за счет разности фаз в плоскости сопряжения смежных каналов со сдвоенным участком, равной , волн Н₁₀, возбуждаемых обоими смежными каналами, после отражения от закрытых в них выключателей, установленных от плоскости сопряжения смежных каналов со сдвоенным участком на расстояниях, отличающихся одно от другого на

Входной Н-канал 2 возбуждает на сдвоенном участке 10 балансного двойного свернутого тройника 1 волну Н₁₀, которая в свою очередь возбуждает в смежных каналах 3 и 4 первичные синфазные волны Н₁₀ и не возбуждает Е-канал 5. В открытом смежном канале, например 4, электромагнитная волна Н₁₀ поля распространяется и поступает на выход переключателя (к приемнику).

В закрытом смежном канале, например 3, волна Н₁₀ отражается от закрытого выключателя 6 и вновь возбуждает в сдвоенном участке 10 вторичные волны Н₁₀ и Н₂₀. При этом прямой передачи электромагнитных волн из закрытого смежного канала 3 в открытый смежный канал 4 не происходит в силу противофазности и равенства амплитуд волн Н₁₀ и Н₂₀, возбуждаемых смежным каналом 3 в плоскости сопряжения 12 смежных каналов со сдвоенным участком на участке смежного канала 4.

Вторичная волна Н₂₀ возбуждает в Е-канале 5 волну Н₁₀, которая отражается от закрытого выключателя 9 и вновь возбуждает волну Н₂₀ в сдвоенном участке 10, которая в силу противофазности, компенсирует в плоскости сопряжения 12 смежных каналов со сдвоенным участком вторичную волну Н₂₀, возбуждаемую закрытым смежным каналом 3.

В результате происходит компенсация волн Н₂₀ в плоскости сопряжения 12 смежных каналов со сдвоенным участком, возбуждаемых на участке открытого смежного канала 4 закрытым смежным каналом 3 и закрытым Е-каналом 5. Это приводит к прохождению вторичной волны Н₁₀, возбужденной закрытым смежным каналом 3, в смежный канал 4 и ее сложению с первичной волной Н₁₀, возбужденной в смежном канале 4 входным Н-каналом, и тем самым – к уменьшению потерь.

При открытии смежного канала 3 (выключателем 6) и закрытии смежного канала 4 (выключателем 8) в силу синфазности первичных волн Н₁₀, возбуждаемых в смежных каналах 3 и 4 входным Н-каналом 2 и равенства расстояний от выключателей 6 и 8 до плоскости сопряжения 12 смежных каналов со сдвоенным участком, фаза вторичной волны Н₁₀, возбуждаемой закрытым каналом 4 в плоскости сопряжения 12 смежных каналов со сдвоенным участком, остается равной фазе вторичной волны Н₁₀, возбуждаемой в этой же плоскости при закрытом смежном канале 3. Фаза вторичной волны Н₂₀, возбуждаемой закрытым смежным каналом 4, поменяется на . При этом поскольку пути, проходимые вторичной волной Н₂₀ от плоскости сопряжения 12 смежных каналов со сдвоенным участком до элемента связи 11 Е-канала со сдвоенным участком, возбуждающего Е-канал, и волной Н₁₀ от элемента связи 11 Е-канала со сдвоенным участком до закрытого выключателя 9, установленного в Е-канале, остаются неизменными, то противофазность волн Н₂₀ в плоскости сопряжения 12 смежных каналов со сдвоенным участком, возбужденных закрытым смежным каналом 4 и Е-каналом 5, сохраняет их взаимную компенсацию, а также сохраняет синфазность и сложение волн Н₁₀, возбужденных входным Н-каналом и закрытым смежным каналом 4 в смежном канале 3. Этим обеспечивается прохождение сигнала из входного Н-канала в открытый смежный канал 3 и уменьшение потерь.

При открытии Е-канала 5 и закрытии обоих смежных каналов 3 и 4, для обеспечения возбуждения Е-канала 5, необходимо первичную волну Н₁₀, возбуждаемую входным Н-каналом 2, преобразовать во вторичную волну Н₂₀. Это обеспечивается закрытием выключателей 6 и 7, установленных в смежных каналах 3 и 4. Расстояния, на которых установлены выключатели 6 и 7 от плоскости сопряжения 12 смежных каналов со сдвоенным участком, отличаются одно от другого на . Поэтому первичные синфазные волны Н₁₀, возбужденные в смежных каналах 3 и 4 входным Н-каналом 2, отразившись от выключателей 6 и 7 возвращаются к плоскости сопряжения 12 смежных каналов со сдвоенным участком противофазными (разность фаз равна ). Это приводит к возбуждению в сдвоенном участке 10 вторичной волны Н₂₀, т.е. к возбуждению Е-канала 5, следовательно, к передаче электромагнитных волн из входного Н-канала 2 в Е-канал 5 и к уменьшению потерь при их передаче.

В силу отсутствия в составе СВЧ-переключателя невзаимных элементов, каждый из его смежных каналов и Е-канал может быть входами, а Н-канал – выходом с малыми потерями при передаче сигналов.

Формула изобретения

СВЧ-переключатель, содержащий балансный двойной свернутый тройник с Н-каналом и Е-каналом, со сдвоенным участком, с двумя смежными каналами и элементом связи Е-канала со сдвоенным участком, отличающийся тем, что входным является Н-канал, в одном смежном канале установлен один выключатель на расстоянии от плоскости сопряжения смежных каналов со сдвоенным участком, в другом смежном канале – два выключателя, первый из них установлен на расстоянии , а второй – на расстоянии от плоскости сопряжения смежных каналов со сдвоенным участком, при этом в Е-канале установлен один выключатель на расстоянии

от элемента связи Е-канала со сдвоенным участком,

где в – длина волны Н₁₀ в Е-канале и в каждом из смежных каналов;

– длина волны Н₂₀ в сдвоенном участке;

n=1, 3, 5, …;

m=5, 7, 9, …;

l_E – расстояние от оси элемента связи Е-канала со сдвоенным участком до плоскости сопряжения смежных каналов со сдвоенным участком.

РИСУНКИ