Коаксиально-волноводный переход Российский патент 2019 года по МПК H01P5/103 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к волноводной и антенной технике, и может быть использовано в волноводных линиях связи.

Известен коаксиально-волноводный переход (КВП) (Авторское свидетельство SU 1133631 А, Н01Р 5/103, 16.12.1982 г.) зондового типа, содержащий отрезок прямоугольного волновода (ПВ), закороченный торцевой стенкой, и отрезок коаксиальной линии (КЛ), подключенный к отрезку ПВ через середину его широкой стенки с помощью возбуждающего элемента, являющегося продолжением центрального проводника отрезка КЛ и диэлектрической втулки, окружающей металлический штырь. Согласование обеспечивается перемещением диэлектрической гайки, установленной на диэлектрической втулке. Описанная конструкция КВП обеспечивает работу устройства в широкой полосе частот с минимальными фазовыми искажениями.

Недостатками данной конструкции являются:

- отсутствие фиксации центрального проводника КЛ, что влияет на его положение в процессе эксплуатации и соответственно приводит к ухудшению радиотехнических характеристик устройства;

- сложность настройки устройства;

- обеспечивается только грубая настройка согласования устройства. Наиболее близким к заявленному техническому решению является

КВП зондового типа, конструкция которого представлена в технической литературе (Конструирование экранов и СВЧ-устройств: Учебник для вузов / А.М. Чернушенко, Б.В. Петров, Л.Г. Малорацкий и др.; Под ред. A.M. Чернушенко. - М.: Радио и связь, 1990. - 352 с.).

Описанный КВП содержит отрезок ПВ, закороченный неподвижной торцевой стенкой, и разъем коаксиальный (РК), выполненный в виде отрезка КЛ, подключенный через широкую стенку отрезка ПВ, с помощью элемента связи, являющегося продолжением центрального проводника.

Отрезок ПВ содержит подвижный короткозамыкающий поршень. Также отрезок КЛ подключен к отрезку ПВ через середину его широкой стенки с помощью возбуждающего зонда, являющегося продолжением центрального проводника РК. РК содержит корпус в котором закреплена диэлектрическая втулка, фиксирующая центральный проводник, выполненный с переменным диаметром, уменьшенным в центральной части и увеличенным по краям. К достоинствам данной конструкции можно отнести возможность регулировки положения короткозамыкающего поршня при настройке устройства, а также фиксация центрального проводника РК, что обеспечивает стабильность радиотехнических характеристик в процессе эксплуатации.

Недостатками данной конструкции являются: - сложная технология сборки РК;

- конструктивная сложность регулируемого короткозамыкающего поршня, не обеспечивающая радиогерметичность волноводного канала;

- отсутствие регулярности волнового сопротивления РК, приводящее к рассогласованию КЛ;

- отсутствие регулировочных элементов точной настройки, позволяющих повысить эффективность настройки согласования.

Задачей предполагаемого изобретения является повышение технологичности производства, обеспеченное снижением трудоемкости сборки и настройки устройства, за счет упрощения конструкции РК и введения элементов позволяющих производить многократную настройку устройства с повышенной точностью регулировки радиотехнических характеристик в процессе измерения.

Поставленная задача решается за счет того, что в КВП, содержащем отрезок ПВ закороченный неподвижной торцевой стенкой, и РК, выполненный в виде отрезка КЛ, подключенный через широкую стенку отрезка ПВ, с помощью элемента связи, являющегося продолжением центрального проводника, новым является то, что центральный проводник РК выполнен с переменным диаметром, увеличенным в центральной части и зафиксирован между двумя симметрично расположенными относительно друг друга диэлектрическими втулками переменного диаметра, которые в свою очередь стянуты корпусом РК, причем диаметры центрального проводника и диэлектрических втулок подобраны таким образом, что значение волнового сопротивления неизменно по всей длине КЛ, кроме того, перед элементом связи, с не закороченной стороны отрезка ПВ, введены по крайней мере два проводящих элемента точной настройки с возможностью перемещения параллельно узкой стенке ПВ, смещенные относительно друг друга в направлении продольной оси ПВ, при этом каждый элемент точной настройки размещен на расстоянии D от плоскости продольного сечения волноводного канала, где D≤λ_в/4, λ_в - длина волны в волноводе.

Также в центральной части неподвижной торцевой закорачивающей стенки, расположен проводящий элемент, с возможностью перемещения параллельно оси ПВ, диаметр которого подобран таким образом чтобы обеспечить грубую настройку согласования входа и выхода устройства в пределах рабочей полосы частот.

Изобретение поясняется графическими материалами - фиг. 1 (общий вид устройства) и фиг. 2 (вид сверху), где:

1 - отрезок ПВ;

2 - неподвижная торцевая стенка;

3 - проводящий элемент грубой настройки;

4 - центральный проводник;

5, 6- диэлектрические втулки;

7 - корпус РК;

8 - корпус ПВ;

9, 10 - проводящие элементы тонкой настройки.

КВП содержит отрезок ПВ 1, закороченный неподвижной торцевой стенкой 2, обеспечивая радиогерметичность волноводного канала, а также РК, выполненный в виде отрезка КЛ и подключенный к отрезку ПВ через середину его широкой стенки, с помощью элемента связи, являющегося продолжением центрального проводника РК 4.

Центральный проводник РК выполнен с переменным диаметром, увеличенным в центральной части для фиксации между двумя симметрично расположенными относительно друг друга диэлектрическими втулками 5 и 6 переменного диаметра, зафиксированными между корпусом РК 7 и корпусом ПВ 8, причем диаметры центрального проводника и диэлектрических втулок подобраны таким образом, что значение волнового сопротивления неизменно по всей длине КЛ, обеспечивая согласование входа и выхода РК.

Конструкция РК позволяет снизить трудоемкость сборки устройства, а также исключает возможность смещения центрального проводника, обеспечивая стабильность радиотехнических характеристик устройства в процессе эксплуатации.

Предложенное устройство работает следующим образом. Для настройки согласования входа с выходом устройства предусмотрены регулировочные проводящие элементы: грубой настройки 3, расположенный в центральной части неподвижной короткозамыкающей стенки ПВ, а также точной настройки 9 и 10, расположенные в шахматном порядке в направлении продольной оси ПВ с шагом L от плоскости поперечного сечения волноводного канала в месте подключения РК, при этом каждый элемент точной настройки размещен на расстоянии D от плоскости продольного сечения волноводного канала, где L≤λ_в/2, D≤λ_в/4, λв - длина волны в волноводе.

Перемещая элемент грубой настройки параллельно оси ПВ меняется электрическая длина области между короткозамыкающей стенкой ПВ и элементом связи, смещая центральное положение графика КСВн в полосе рабочих частот. В свою очередь, регулировка элементов точной настройки параллельно узкой стенки ПВ позволяет в доступных пределах выровнять волновое сопротивление ПВ и КЛ, принципиально изменяя форму графика КСВн.

Данная конструкция КВП обладает достоинствами известных КВП, а также позволяет решить ряд задач, которые обеспечивают: снижение трудоемкости сборки устройства за счет применения новой конструкции РК, которая не требует использования специального оборудования при сборке. Также данная конструкция обеспечивает снижение трудоемкости и повышение эффективности настройки согласования входа и выхода устройства в рабочей полосе частот за счет регулировки элементов грубой и точной настройки в процессе измерения радиотехнических характеристик, что позволяет исключить влияние погрешности производства на характеристики КВП.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в качестве согласованного перехода между коаксиальной линией и волноводным трактом. Коаксиально-волноводный переход содержит отрезок прямоугольного волновода, закороченный неподвижной торцевой стенкой, и разъем коаксиальный, выполненный в виде отрезка коаксиальной линии, подключенный через широкую стенку отрезка прямоугольного волновода, с помощью элемента связи, являющегося продолжением центрального проводника, при этом центральный проводник разъема коаксиального выполнен с переменным диаметром, увеличенным в центральной части, и зафиксирован между двумя симметрично расположенными относительно друг друга диэлектрическими втулками переменного диаметра, которые, в свою очередь, стянуты корпусом разъема коаксиального. Диаметры центрального проводника и диэлектрических втулок подобраны таким образом, что значение волнового сопротивления неизменно по всей длине коаксиальной линии, кроме того, перед элементом связи, с незакороченной стороны отрезка прямоугольного волновода, введены по крайней мере два проводящих элемента точной настройки с возможностью перемещения параллельно узкой стенке прямоугольного волновода, смещенные относительно друг друга в направлении продольной оси прямоугольного волновода, при этом каждый элемент точной настройки размещен на расстоянии D от плоскости продольного сечения волноводного канала, где D≤λ_в/4, λ_в - длина волны в волноводе. Также в центральной части неподвижной торцевой закорачивающей стенки расположен проводящий элемент с возможностью перемещения параллельно оси прямоугольного волновода, диаметр которого подобран таким образом, чтобы обеспечить грубую настройку согласования входа и выхода устройства в пределах рабочей полосы частот. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Коаксиально-волноводный переход, содержащий отрезок прямоугольного волновода, закороченный неподвижной торцевой стенкой, и разъем коаксиальный, выполненный в виде отрезка коаксиальной линии, подключенный через широкую стенку отрезка прямоугольного волновода, с помощью элемента связи, являющегося продолжением центрального проводника, отличающийся тем, что центральный проводник разъема коаксиального выполнен с переменным диаметром, увеличенным в центральной части, и зафиксирован между двумя симметрично расположенными относительно друг друга диэлектрическими втулками переменного диаметра, которые, в свою очередь, стянуты корпусом разъема коаксиального, причем диаметры центрального проводника и диэлектрических втулок подобраны таким образом, что значение волнового сопротивления неизменно по всей длине коаксиальной линии, кроме того, перед элементом связи, с незакороченной стороны отрезка прямоугольного волновода, введены по крайней мере два проводящих элемента точной настройки с возможностью перемещения параллельно узкой стенке прямоугольного волновода, смещенные относительно друг друга в направлении продольной оси прямоугольного волновода, при этом каждый элемент точной настройки размещен на расстоянии D от плоскости продольного сечения волноводного канала, где D≤λ_в/4, а λ_в - длина волны в волноводе.

2. Коаксиально-волноводный переход по п. 1, отличающийся тем, что в центральной части неподвижной торцевой закорачивающей стенки расположен проводящий элемент с возможностью перемещения параллельно оси прямоугольного волновода, диаметр которого подобран таким образом, чтобы обеспечить грубую настройку согласования входа и выхода устройства в пределах рабочей полосы частот.