Сверхширокополосный коаксиальный вращающийся переход Российский патент 2021 года по МПК H01P5/08 H01P5/103 H01P1/06 

Область применения

Изобретение может быть использовано в области радиолокации, радионавигации, связи, антенно-фидерных системах и измерительной технике для передачи электромагнитной энергии по коаксиальной линии между неподвижными и вращающимся частями радиоэлектронной системы.

Уровень техники

Известен широкополосный коаксиальный вращающийся переход (авт. свид. СССР № 394875, опубл. 04.05.1970), представляющий из себя разрыв центрального проводника коаксиальной линии, выполненный в виде коаксиально расположенных стержня и огибающего его желоба без механического контакта. Подобное расположение проводников образует электромагнитно связанную систему, через которую возможно прохождение электромагнитных волн коаксиального проводника в определённом диапазоне частот.

Наиболее близким аналогом можно считать вращающийся переход (патент США № 3229234, опубл. 11.01.1966), состоящий из подвижного и неподвижного участков коаксиального канала, один из которых соединяется с другим, во внутренней полости последнего при помощи двух разнесённых между собой радиальных подшипников. Внешние проводники перехода образованы внутренними поверхностями участков канала, а внутренние проводники - внешними поверхностями стержней, запрессованных в диэлектрические опоры. Электромеханический контакт осуществляется при помощи металлических подпружиненных контактных пар по внешнему и внутреннему проводникам.

Основными недостатками данных устройств является небольшой диапазон рабочих частот (первое устройство не работает на постоянном токе, второе до 18 ГГц) и высокий уровень возвратных и проходных потерь, а также небольшой ресурс.

Сущность изобретения

Техническим результатом предложенного решения является расширение диапазона рабочих частот коаксиального вращающегося перехода в сторону СВЧ, уменьшение его возвратных и проходных потерь, увеличение ресурса.

Технический результат достигается за счёт того, что в сверхширокополосном вращающемся переходе, состоящем из соосных отрезков круглого коаксиального канала, один из которых частично расположен во внутренней полости, образованной в другом, согласно предложенному решению, первый отрезок зафиксирован во втором при помощи встречно включённых радиально-упорных подшипников, которые внутренними кольцами закреплены на внешней поверхности корпуса первого отрезка гайкой, застопоренной винтом, а внешними кольцами закреплены во внутренней полости корпуса второго отрезка, при этом внешние проводники первого и второго отрезков образованы внутренними соосными цилиндрическими поверхностями корпусов, втулок-соединителей и колец, причём последние в каждом отрезке зажаты между торцевыми поверхностями соответствующих корпусов и втулок-соединителей, при этом в отверстиях колец соосно зафиксированы диэлектрические опоры, в которых в свою очередь, также соосно зафиксированы стержни, внешняя поверхность, которых является внутренним проводником отрезков канала, при этом контактная графитовая щётка, прижимаемая к внутреннему торцу корпуса подпружиненными шпильками, обеспечивает электромеханическую связь между внешними проводниками отрезков, а подпружиненный торцевой графитовый контакт обеспечивает электромеханическую связь между внутренними проводниками отрезков, а контактная графитовая щётка

На фиг. 1 показано боковое сечение составляющих переход, коаксиальных отрезков, на фиг. 2 показан продольный разрез всего перехода, на фиг. 3 показаны сборки центральных проводников с местными разрезами в области диэлектрических опор в области ламелей и в области пружинно-ламельного соединения центральных проводников.

На фиг. 1 - 3 обозначено:

1 - первый отрезок коаксиального канала;

2 - второй отрезок коаксиального канала;

3 - корпус первого отрезка канала;

4 - контактная поверхность цанги;

5 - втулка-соединитель первого отрезка канала;

6 - резьбовое соединение корпуса и втулки-соединителя первого отрезка;

7 - сборка внутреннего проводника первого отрезка;

8 - корпус второго отрезка канала;

9 - втулка-соединитель второго отрезка канала;

10 - резьбовое соединение корпуса и втулки-соединителя второго отрезка;

11 - сборка внутреннего проводника второго отрезка канала;

12 - подшипники;

13 - резьбовое соединение корпуса первого отрезка канала и гайки

14 - гайка;

15 - стопорный винт;

16 - поджимая втулка;

17 - контактная щётка;

18 - пружинная шпилька;

19 - штырёк;

20 - пружина;

21 - диэлектрическая опора;

22 - кольцо;

23 - гнездовые контакты.

Осуществление изобретения

Изобретение представляет собой круглый коаксиальный канал, образованный соосными отрезкам. Первый отрезок 1 частично расположен во внутренней, соосной, ступенчатой, цилиндрической полости, образованной во втором отрезке 2. Первый отрезок состоит из корпуса 3, имеющего резьбы на внешней и внутренней ступенчатых поверхностях, а также цанговую контактную поверхность 4, образованную перпендикулярными пазами втулки-соединителя 5, которая при помощи резьбового соединения 6 с корпусом 3 соосно прижимает к последней сборку внутреннего проводника 7 первого отрезка. Второй отрезок состоит из корпуса 8, также имеющего резьбы на внешней и внутренней ступенчатых поверхностях, втулки-соединителя 9, которая при помощи резьбового соединения 10 с корпусом 8 соосно прижимает к последней сборку внутреннего проводника 11 второго отрезка, подобно тому, как это выполнено в первом отрезке. Соосное расположение отрезков, а также их вращение вокруг своей продольной относительно друг друга обеспечивается использованием подшипников 12, которые внутренними кольцами закрепляются на внешней поверхности втулки 3 резьбовым соединением 13 с гайкой 14, которая стопорится винтом 15, а внешними кольцами закрепляются во внутренней полости корпуса 8, поджимной втулкой 16. Электромеханическая связь частей канала по внешнему проводнику осуществляется при помощи контактной щётки 17, прижимаемой подпружиненными шпильками 18 ко внутреннему торцу корпуса 8. Электромеханическая связь частей канала по внутреннему проводнику осуществляется при помощи штырька 19, прижимаемого к ответной поверхности пружиной 20, при этом сами внутренние проводники удерживаются соосно каналу при помощи диэлектрических опор 21, которые в свою очередь удерживаются в кольце 22. Гнездовые контакты 23 вместе со втулками-соединителями 9 и 5 образуют коаксиальные соединители.

В отверстиях колец соосно удерживаются диэлектрические опоры, в которых в свою очередь, также соосно удерживаются стержни, внешняя поверхность которых является внутренним проводником отрезков. Электромеханическая связь центральных проводников частей канала осуществляется при помощи подпружиненного торцевого контакта.

Заявляемый сверхширокополосный коаксиальный вращающийся переход обеспечивает рабочий диапазон частот от 0 до 32 ГГц.

Экспериментально были получены следующие частотные зависимости:

- коэффициент передачи не хуже минус 0,4 дБ (при любом угле поворота);

- возвратные потери не хуже минус 20 дБ (при любом угле поворота);

- максимальное изменение коэффициента стоячей волны при полном обороте не более 0,1;

- максимальное изменение коэффициента передачи при полном обороте не более 0,2.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к вращающимся сочленениям волноводов. Сверхширокополосный вращающийся переход состоит из соосных отрезков круглого коаксиального канала, один из которых частично расположен во внутренней полости, образованной в другом. Первый отрезок зафиксирован во втором при помощи встречно включённых радиально-упорных подшипников, которые внутренними кольцами закреплены на внешней поверхности корпуса первого отрезка гайкой, застопоренной винтом, а внешними кольцами закреплены во внутренней полости корпуса второго отрезка. Внешние проводники первого и второго отрезков образованы внутренними соосными цилиндрическими поверхностями корпусов, втулок-соединителей и колец. Кольца в каждом отрезке зажаты между торцевыми поверхностями соответствующих корпусов и втулок-соединителей. В отверстиях колец соосно зафиксированы диэлектрические опоры, в которых, в свою очередь, также соосно зафиксированы стержни, внешняя поверхность, которых является внутренним проводником отрезков канала, контактная при этом графитовая щётка, прижимаемая к внутреннему торцу корпуса подпружиненными шпильками, обеспечивает электромеханическую связь между внешними проводниками отрезков. Технический результат - расширение диапазона рабочих частот в сторону СВЧ, уменьшение его возвратных и проходных потерь, увеличение ресурса. 3 ил.

Сверхширокополосный вращающийся переход, состоящий из соосных отрезков круглого коаксиального канала, один из которых частично расположен во внутренней полости, образованной в другом, отличающийся тем, что первый отрезок зафиксирован во втором при помощи встречно включённых радиально-упорных подшипников, которые внутренними кольцами закреплены на внешней поверхности корпуса первого отрезка гайкой, застопоренной винтом, а внешними кольцами закреплены во внутренней полости корпуса второго отрезка, при этом внешние проводники первого и второго отрезков образованы внутренними соосными цилиндрическими поверхностями корпусов, втулок-соединителей и колец, причём последние в каждом отрезке зажаты между торцевыми поверхностями соответствующих корпусов и втулок-соединителей, при этом в отверстиях колец соосно зафиксированы диэлектрические опоры, в которых, в свою очередь, также соосно зафиксированы стержни, внешняя поверхность которых является внутренним проводником отрезков канала, контактная при этом графитовая щётка, прижимаемая к внутреннему торцу корпуса подпружиненными шпильками, обеспечивает электромеханическую связь между внешними проводниками отрезков, а подпружиненный торцевой графитовый контакт обеспечивает электромеханическую связь между внутренними проводниками отрезков.