ГИБКИЙ ВОЛНОВОД Российский патент 1998 года по МПК H01P3/14 

Изобретение относится к области обработки информации, и в частности, к области передачи высокочастотной энергии.

Известен гибкий волновод, по существу являющийся сплошной металлической трубкой с гофрированной поверхностью [1, с. 198, рис. VII. 4, Б]. Недостатком таких волноводов, как и регулярных конструкций волноводов, является зависимость диэлектрической прочности и предельной мощности от их линейных размеров [2].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является "Гибкий волновод" [1, с. 198, рис. VII, 4. А], состоящий из металлической пленки с высокой удельной проводимостью и среднего радиопрозрачного термостойкого слоя, расположенного на наружной поверхности металлической пленки.

Недостатком этого волновода является его низкая электрическая прочность при возникновении повреждений в результате механических воздействий во время работы на больших уровнях мощности.

Целью изобретения является повышение электрической прочности.

Поставленная цель достигается тем, что в гибкий волновод, состоящий в поперечном сечении из металлической пленки с высокой удельной проводимостью и среднего радиопрозрачного термостойкого слоя, расположенного на наружной поверхности металлической пленки, дополнительно введены полупроводящий термостойкий слой и наружный токопроводящий слой, расположенный на наружной поверхности среднего радиопрозрачного слоя, причем наружный токопроводящий и средний радиопрозрачный термостойкий слои обладают способностью восстанавливать электродинамические свойства волновода за счет затягивания отверстий, образующихся в местах механических повреждений, на внутренней поверхности металлической пленки находится полупроводящий термостойкий слой, выполненный из радиопрозрачной силиконовой резины, содержащей во взвешенном состоянии мелкодисперсионный порошок сульфида молибдена, процентное содержание которого увеличивается по направлению к металлической пленке по экспоненциальному закону от нуля до 90%.

Введение полупроводящего термостойкого слоя и наружного токопроводящего слоя, расположенного на наружной поверхности среднего радиопрозрачного слоя, позволяет повысить электрическую прочность волновода. В других известных технических решениях отсутствуют подобные признаки в их общей совокупности, что приводит к положительному эффекту, так как исключая любой элемент или нарушая их расположение и особенность исполнения, невозможно достичь поставленной цели.

На фиг. 1 представлено изображение волновода в поперечном сечении, на фиг. 2 - изображение волновода после повреждения в результате механического воздействия.

Гибкий волновод (фиг. 1) состоит из наружного токопроводящего слоя 1, среднего радиопрозрачного термостойкого слоя 2, металлической пленки 3 и полупроводящего термостойкого слоя 4, место повреждения волновода 5 обозначено на фиг. 2.

Металлическая пленка 3 с высокой удельной проводимостью находится на внутренней поверхности среднего радиопрозрачного термостойкого слоя 2, на наружной поверхности которого расположен наружный токопроводящий слой 1, на внутренней стороне металлической пленки 3 с высокой удельной проводимостью расположен полупроводящий термостойкий слой 4, выполненный из радиопрозрачной силиконовой резины, содержащей во взвешенном состоянии мелкодисперсионный порошок сульфида молибдена, процентное содержание которого увеличивается по направлению к металлической пленке по экспоненциальному закону от нуля до 90%.

При механическом повреждении, например при пулевом пробое, на одной из стенок внутри волновода появляются загибы (искажения стенки волновода) и сквозные отверстия 5 (фиг. 2). Это приводит к тому, что геометрические размеры волновода уменьшаются. Кроме того, появившиеся в результате пробоя загибы нарушают однородность и регулярность. Наличие в волноводном тракте неоднородностей и нерегулярностей приводит к образованию в непосредственной близости от них паразитных волн высших типов, которые способны на больших уровнях мощности вызвать дуговые разряды. Особенно это проявляется при уменьшении геометрических размеров поперечного сечения волновода.

Волновод [1] также обладает указанными недостатками, так как при механическом пробое образуются сквозные отверстия, через которые происходит излучение энергии вовне, а на внутренней стороне металлической трубки образуются загибы.

В заявленном волноводе при возникновении пробоев загибы во внутрь оказываются незначительными, так как толщина металлической пленки 3 (фиг. 1, 2) на три-четыре порядка меньше толщины проводящей стенки стандартного волновода и меньше толщины полупроводящего термостойкого слоя 4.

Образуемые, однако, в тонкой металлической пленке загибы находятся внутри полупроводящего термостойкого слоя 4, который также является проводящим, но со значительно меньшей проводимостью по сравнению с металлической пленкой 3, и практически не углубляются внутрь волновода. В результате геометрические размеры волновода не уменьшаются, отсутствуют неоднородности и нерегулярности и, следовательно, электрическая прочность не уменьшается.

Кроме того, полупроводящий термостойкий слой 4 (фиг. 1, 2) предохраняет от отслаивания в результате пробоя металлической пленки 3 от среднего радиопрозрачного термостойкого слоя 2, что также исключает уменьшение геометрических размеров волновода и появление неоднородностей и нерегулярностей.

Удельная проводимость полупроводящего термостойкого слоя 4 может изменяться за счет концентрации мелкодисперсионного порошка сульфида молибдена, процентное содержание которого увеличивается по направлению к металлической пленке по экспоненциальному закону. Параметр экспоненциального закона может подбираться экспериментально в зависимости от технических требований и условий эксплуатации волновода. Суммарная толщина полупроводящего термостойкого слоя 4 выбирается из условия требования рассеяния энергии основной волны и, как установлено экспериментально, находится в пределах (0,01 - 0,02) λ₀, где λ₀ - длина волны в свободном пространстве.

Кроме того, наружный токопроводящий слой 1 и средний радиопрозрачный термостойкий слой 2 выполнены из массы, позволяющей "автоматически закрывать отверстия и проколы" [3, с.7], исключая тем самым излучение энергии вовне, а наружный токопроводящий слой 1 также обеспечивает экранизацию волновода от различных внешних электромагнитных излучений.

Таким образом, в результате введения наружного токопроводящего слоя и полупроводящего термостойкого слоя, обладающих способностью восстанавливать электродинамические свойства волновода за счет затягивания отверстий, и исключения уменьшения геометрических размеров волновода и появления неоднородностей и нерегулярностей, в также, исполнение наружного токопроводящего слоя в виде электропроводящей резины, повышают электрическую прочность волновода, особенно в условиях работы на больших уровнях мощности.

Литература
1. Дж. К. Саусворт. Принципы и применения волноводной передачи / Пер. с англ. Под ред. В.И. Сушкевича. - М.: Сов. радио, 1955, с. 700.

2. Фельдштейн А. Л. , Явич Л.Р., Смирнов В.П. Справочник по элементам волноводной техники. - М.: Сов. Радио, 1967, с. 103-140.

3. Обзор работ по химии каучука за май-июль 1927 г. - Каучук и резина, 1997, N 6, с. 5-8.

4. Кошелев Ф.Ф., Корнев А.Е., Буканов А.М. Общая технология резины. -М.: Химия, 1978, с. 528.

Гибкий волновод состоит в поперечном сечении из металлической пленки с высокой удельной проводимостью, среднего радиопрозрачного термостойкого слоя, расположенного на наружной поверхности металлической пленки, полупроводящего термостойкого слоя, наружного токопроводящего слоя, расположенного на наружной поверхности среднего радиопрозрачного слоя, причем наружный токопроводящий и средний радиопрозрачный термостойкий слои обладают способностью восстанавливать электродинамические свойства волновода за счет затягивания отверстий, образующихся в местах механических повреждений, на внутренней поверхности металлической пленки находится полупроводящий термостойкий слой, выполненный из радиопрозрачной силиконовой резины, содержащей во взвешенном состоянии мелкодисперсионный порошок сульфида молибдена, процентное содержание которого увеличивается по направлению к металлической пленке по экспоненциальному закону от нуля до 90%. Технический результат заключается в повышении электрической прочности волновода. 2 ил.

Гибкий волновод, состоящий в поперечном сечении из металлической пленки с высокой удельной проводимостью, и среднего радиопрозрачного термостойкого слоя, расположенного на наружной поверхности металлической пленки, отличающийся тем, что в него введены полупроводящий термостойкий слой и наружный токопроводящий слой, расположенный на наружной поверхности среднего радиопрозрачного слоя, причем наружный токопроводящий и средний радиопрозрачный термостойкий слои обладают способностью восстанавливать электродинамические свойства волновода за счет затягивания отверстий, образующихся в местах механических повреждений, на внутренней поверхности металлической пленки находится полупроводящий термостойкий слой, выполненный из радиопрозрачной силиконовой резины, содержащей во взвешенном состоянии мелкодисперсионный порошок сульфида молибдена, процентное содержание которого увеличивается по направлению к металлической пленке по экспоненциальному знаку от 0 до 90%.