RU2587394C1

RU2587394C1 - Radiator for microwave plants

Info

Publication number: RU2587394C1
Application number: RU2014150621/07A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Александрович Морозов; Олег Геннадьевич Морозов; Наталия Евгеньевна Стахова; Павел Павлович Таланов; Аскольд Валентинович Степура
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2016-06-20

Abstract

FIELD: physics; agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to microwave technologies and can be used in designing microwave plants for presowing treatment of seeds in ultrahigh frequency (SHF) range and extremely high frequency (EHF) range. In radiator for microwave installations comprising microwave emitter (1) and EHF radiator (2) having corresponding elements of power input (3), emitter of UHF range in emitting element has a through hole, in which there is a radiating element of EHF radiator so that aperture of radiating element (5) and EHF radiator aperture of radiating element microwave radiator are located in one plane.

EFFECT: higher quality of beamforming of radiator for microwave installation for presowing treatment of seeds.

1 cl, 1 dwg

Description

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).The technical solution relates to the field of microwave technology and can find application in the design of microwave plants for pre-sowing seed treatment in the ultra-high frequency (microwave) and ultra-high frequency (EHF) ranges.

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].A known emitter for microwave installations, which contains a horn antenna, a power input device (rectangular waveguide) and a magnetron, which is used as a source of electromagnetic field of the microwave range (Low-intensity microwave technology. Problems and implementations // edited by G. A. Morozov , Yu.E. Sedelnikova, Moscow: Radio Engineering, 2003, 112 p.) - [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].A known emitter for a microwave installation, selected as a prototype, containing an emitter of the microwave range, made in the form of a vibrator and an emitter of the EHF range, made in the form of a pyramidal horn. These emitters are located opposite each other (RF patent, No. 2187920, published August 27, 2002) - [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.The disadvantage of the described emitter according to the prototype is the presence of mutual reflections from their structures, which leads to a distortion of their radiation patterns, as well as the required biotropic parameters of the electromagnetic field and, as a result, leads to a violation of the reproducibility of the necessary microwave treatment of seeds.

Решаемая техническая задача предлагаемого технического решения заключается в повышении качества формирования диаграммы направленности излучателя для микроволновой установки предпосевной обработки семян.The technical problem of the proposed technical solution is to improve the quality of formation of the radiation pattern of the emitter for a microwave plant for pre-sowing seed treatment.

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.The technical problem to be solved in a microwave emitter comprising a microwave emitter and an EHF emitter having corresponding power input elements is achieved in that the microwave emitter in the emitting element has a through hole in which the emitting element of the microwave emitter is placed so that the radiating element of the UHF radiator and opening the radiating element of the microwave emitter are in the same plane.

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.The drawing shows the design of the proposed emitter for microwave installations. The microwave emitter shown in the drawing comprises a microwave emitter of range 1 and an EHF emitter of range 2 having respective power input elements 3, 4, wherein the microwave emitter of range 1 in the emitting element 5 has a through hole in which the emitting element 6 of the EHF emitter is placed range 2 so that the opening of the radiating element 6 of the EHF emitter of range 2 and the opening of the radiating element 5 of the microwave emitter of range 1 are in the same plane. The drawing shows a microwave generator 7, connected through a power input element 3 to a microwave emitter of band 1, and an microwave generator 8 connected through a power input element 4 to a microwave emitter of range 2. The microwave generator 7 can be made on the basis of an M- magnetron 13 6-1, and the EHF generator of range 8 can be performed on the basis of the AIST-7.1 generator manufactured by FSUE FNPC “Start” named after M.V. Protsenko ", Penza.

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.The microwave emitter of range 1 is made in the form of a printed antenna based on an asymmetric strip line with air filling. Air filling is selected because of the need to provide increased electric strength of the microwave emitter of the range 1, because in the microwave range, for presowing seed treatment, power levels from 0.1 to 0.6 W / m are required. The upper conductor of the microwave emitter of range 1 is also a screening plane for the EHF emitter of range 2. In the plane of the electric field vector, this plane design allows you to adjust the radiation pattern of the EHF emitter of range 2. The shape of the emitting element 5 of the microwave emitter of range 1 is selected from the conditions for the formation of the required electromagnetic distribution fields in the working chamber of a microwave plant for pre-sowing seed treatment, for example, may be in the form of a straight ougolnika. The emitting element 6 of the EHF emitter of range 2 is a horn antenna placed in the through hole of the emitting element 5 of the microwave emitter of range 1. The seeds to be processed are placed in a working chamber, open or closed, which is not shown in the drawing. A microwave emitter of range 1 and an EHF emitter of range 2 are also located in the working chamber of a microwave installation for pre-sowing seed treatment. Since the radiating elements 5 and 6 of the microwave emitter of range 1 and the EHF emitter of range 2, respectively, are in the same plane, the structural elements of one of the emitters 5 or 6 do not cause mutual additional reflections. This contributes to the formation of the required distribution of electromagnetic fields in the working chamber of the microwave plant for pre-sowing seed treatment. Since the used frequency of the microwave range is 2450 MHz, and the used frequency of the UHF range lies in the range (40-45) GHz, it can be considered that the electromagnetic compatibility of the microwave emitter of the range 1 and the microwave emitter of the range 2 is provided.

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.Consider the proposed emitter for microwave installations in operation. In the working chamber, which is not shown in the drawing, the processed seeds, for example, wheat, are placed. For example, the working chamber is made so that the seeds are moved, for example, on a conveyor, relative to the microwave emitter of the range 1 and the microwave emitter of the range 2 for implementing one of the microwave presowing seed treatment modes simultaneously include a microwave generator of range 7 and a microwave generator of range 8. To implement one from microwave presowing treatment of seeds include, for example, at the same time a microwave generator of range 7 and a generator of EHF of range 8. The time of seed treatment depends on the level of radiated power, grade and seeds and obtaining their desired sowing properties.

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.Since the radiating elements 5 and 6 of the microwave emitter of range 1 and the EHF emitter of range 2, respectively, are in the same plane, the structural elements of one of the emitters 5 or 6 do not cause mutual additional reflections. This contributes to the formation of the required distribution of electromagnetic fields in the working chamber of the microwave plant for pre-sowing seed treatment. Since the used frequency of the microwave range is 2450 MHz, the used frequency of the EHF range lies in the range (30-70) GHz, it can be considered that the electromagnetic compatibility of the microwave emitter of the range 1 and the microwave emitter of the range 2 is provided. Therefore, in comparison with the prototype, the proposed technical solution improves the quality of the radiation pattern / emitter for the microwave plant for pre-sowing seed treatment.

Claims

A microwave emitter comprising a microwave emitter and an EHF emitter having respective power input elements, characterized in that the microwave emitter in the emitting element has a through hole in which the emitting element of the EHF emitter is placed so that the emitting element of the EHF emitter is opened range and opening of the radiating element of the microwave emitter are in the same plane.