Излучатель для микроволновых установок

Излучатель для микроволновых установок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Техническое решение относится к области микроволновых технологий и может найти применение при проектировании микроволновых установок предпосевной обработки семян в диапазоне сверхвысокой частоты (СВЧ) и диапазоне крайневысокой частоты (КВЧ).

Известен излучатель для микроволновых установок, который содержит рупорную антенну, устройство ввода мощности (прямоугольный волновод) и магнетрон, который используется в качестве источника электромагнитного поля диапазона СВЧ (Низкоинтенсивные СВЧ-технологии. Проблемы и реализации //под. ред. Г.А. Морозова, Ю.Е. Седельникова. М.: Радиотехника, 2003, - 112 с.) - [1].

Известен излучатель для микроволновой установки, выбранный в качестве прототипа, содержащий излучатель диапазона СВЧ, выполненный в виде вибратора и излучатель диапазона КВЧ, выполненный в виде пирамидального рупора. Данные излучатели расположены напротив друг друга (патент РФ, №2187920, опубликован 27.08.2002 г.) -[2].

Недостатком описанного излучателя по прототипу является наличие взаимных отражений от их конструкций, что приводит к искажению их диаграмм направленности, а также требуемых биотропных параметров электромагнитного поля и, как следствие, приводит к нарушению воспроизводимости необходимых режимов микроволновой обработки семян.

Решаемая техническая задача предлагаемого технического решения заключается в повышении качества формирования диаграммы направленности излучателя для микроволновой установки предпосевной обработки семян.

Решаемая техническая задача в излучателе для микроволновых установок, содержащем излучатель СВЧ диапазона и излучатель КВЧ диапазона, имеющие соответствующие элементы ввода мощности, достигается тем, что излучатель СВЧ диапазона в излучающем элементе имеет сквозное отверстие, в которое помещен излучающий элемент излучателя КВЧ диапазона так, что раскрыв излучающего элемента излучателя КВЧ диапазона и раскрыв излучающего элемента излучателя СВЧ диапазона находятся в одной плоскости.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого излучателя для микроволновых установок. Излучатель для микроволновых установок, представленный на чертеже, содержит излучатель СВЧ диапазона 1 и излучатель КВЧ диапазона 2, имеющие соответствующие элементы ввода мощности 3, 4, причем излучатель СВЧ диапазона 1 в излучающем элементе 5 имеет сквозное отверстие, в которое помещен излучающий элемент 6 излучателя КВЧ диапазона 2 так, что раскрыв излучающего элемента 6 излучателя КВЧ диапазона 2 и раскрыв излучающего элемента 5 излучателя СВЧ диапазона 1 находятся в одной плоскости. На чертеже показан генератор СВЧ диапазона 7, подключенный через элемент ввода мощности 3 к излучателю СВЧ диапазона 1, и генератор КВЧ диапазона 8, подключенный через элемент ввода мощности 4 к излучателю КВЧ диапазона 2. Генератор СВЧ диапазона 7 может быть выполнен на базе магнетрона М-13 6-1, а генератор КВЧ диапазона 8 может быть выполнен на базе генератора АИСТ-7.1, производимом ФГУП ФНПЦ «Старт» им. М.В. Проценко», г. Пенза.

Излучатель СВЧ диапазона 1 выполнен в виде печатной антенне на базе несимметричной полосковой линии с воздушным заполнением. Воздушное заполнение выбрано из-за необходимости обеспечить повышенную электрическую прочность излучателя СВЧ диапазона 1, т.к. в СВЧ диапазоне для предпосевной обработки семян требуются уровни мощности от 0.1 до 0.6 Вт/м. Верхний проводник излучателя СВЧ диапазона 1 одновременно является экранирующей плоскостью для излучателя КВЧ диапазона 2. В плоскости вектора напряженности электрического поля такая конструкция плоскости позволяет регулировать ширину диаграммы направленности излучателя КВЧ диапазона 2. Форма излучающего элемента 5 излучателя СВЧ диапазона 1 выбирается из условий формирования необходимого распределения электромагнитного поля в рабочей камере микроволновой установки для предпосевной обработки семян, например, может иметь форму прямоугольника. Излучающий элемент 6 излучателя КВЧ диапазона 2 представляет собой рупорную антенну, помещенную в сквозное отверстие излучающего элемента 5 излучателя СВЧ диапазона 1. Обрабатываемые семена помещают в рабочую камеру, открытую или закрытую, которая на чертеже не показана. Излучатель СВЧ диапазона 1 и излучатель КВЧ диапазона 2 также размещены в рабочей камере микроволновой установки для предпосевной обработки семян. Поскольку излучающие элементы 5 и 6 излучателя СВЧ диапазона 1 и излучателя КВЧ диапазона 2, соответственно, находятся в одной плоскости, то элементы конструкции одного из излучателей 5 или 6 не вызывают взаимных дополнительных переотражений. Это способствует формированию требуемого распределения электромагнитных полей в рабочей камере микроволновой установки для предпосевной обработки семян. Так как используемая частота СВЧ диапазона составляет 2450 МГц, а используемая частота КВЧ диапазона лежит в пределах (40-45)ГГц, то можно считать, что электромагнитная совместимость излучателя СВЧ диапазона 1 и излучателя КВЧ диапазона 2 обеспечена.

Рассмотрим предлагаемый излучатель для микроволновых установок в работе. В рабочую камеру, которая на чертеже не показана, помещают обрабатываемые семена, например, пшеницы. Например, рабочая камера выполнена так, что семена перемещаются, например, на транспортере, относительно излучателя СВЧ диапазона 1 и излучателя КВЧ диапазона 2 для реализации одного из режимов микроволновой предпосевной обработки семян включают одновременно генератор СВЧ диапазона 7 и генератор КВЧ диапазона 8. Для реализации одного из режимов микроволновой предпосевной обработки семян включают, например, одновременно генератор СВЧ диапазона 7 и генератор КВЧ диапазона 8. Время обработки семян зависит от уровня излучаемой мощности, сорта семян и получения требуемых их посевных свойств.

Поскольку излучающие элементы 5 и 6 излучателя СВЧ диапазона 1 и излучателя КВЧ диапазона 2, соответственно, находятся в одной плоскости, то элементы конструкции одного из излучателей 5 или 6 не вызывают взаимных дополнительных переотражений. Это способствует формированию требуемого распределения электромагнитных полей в рабочей камере микроволновой установки для предпосевной обработки семян. Так как используемая частота СВЧ диапазона составляет 2450 МГц, используемая частота КВЧ диапазона лежит в пределах (30-70)ГГц, то можно считать, что электромагнитная совместимость излучателя СВЧ диапазона 1 и излучателя КВЧ диапазона 2 обеспечена. Поэтому, по сравнению с прототипом, в предлагаемом техническом решении повышается качество формирования диаграммы направленности/ излучателя для микроволновой установки предпосевной обработки семян.

Излучатель для микроволновых установок, содержащий излучатель СВЧ диапазона и излучатель КВЧ диапазона, имеющие соответствующие элементы ввода мощности, отличающийся тем, что излучатель СВЧ диапазона в излучающем элементе имеет сквозное отверстие, в которое помещен излучающий элемент излучателя КВЧ диапазона так, что раскрыв излучающего элемента излучателя КВЧ диапазона и раскрыв излучающего элемента излучателя СВЧ диапазона находятся в одной плоскости.