Среднемощная сверхширокополосная коаксиальная нагрузка Российский патент 2021 года по МПК H01P1/24 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение может быть использовано в области радиолокации, радионавигации, связи, антенно-фидерных системах и измерительной технике в качестве оконечной нагрузки, либо эталона отражения в коаксиальных трактах.

Уровень техники

Известна коаксиальная согласованная нагрузка (патент СССР № 1078508, опубл. 07.03.1984), содержащая внутренний проводник в виде цилиндрического резистора с металлизированными концами, один из которых соединён с центральным контактом, и внешний проводник с согласующим участком, имеющим поперечное сечение, уменьшающееся в сторону другого металлизированного конца цилиндрического резистора и соединённым с ним. Согласующий участок внешнего проводника выполнен в виде разрезной цанги, установленной с возможностью продольного перемещения.

Наиболее близким аналогом можно считать нагрузку коаксиальную согласованную (патент РФ № 162086, опубл. 27.05.2016), содержащая внутренний проводник в виде контактного стержня, соединённого с первым металлизированным концом цилиндрического резистора, положение которого зафиксировано втулкой, внешний проводник в виде корпуса, гайку, а также согласующий участок, выполненный в виде разрезной цанги, обеспечивающей гальванический контакт между внутренним и внешним проводниками, установленной с возможностью ее продольного перемещения вдоль оси нагрузки коаксиальной согласованной. Поперечное сечение несквозного контактного воронкообразного отверстия в разрезной цанге уменьшается в сторону второго металлизированного конца цилиндрического резистора по экспоненциальному закону.

Основными недостатками данных устройств является небольшой диапазон рабочих частот, высокий уровень коэффициента стоячей волны по напряжению, а также низкий уровень максимальной рассеиваемой мощности.

Сущность изобретения

Техническим результатом предложенного решения является расширение диапазона рабочих частот коаксиальной нагрузки в сторону СВЧ, увеличение уровня максимальной рассеиваемой мощности, уменьшение возвратных потерь согласованной нагрузки и неравномерности отражения рассогласованной нагрузки.

Технический результат достигается за счет того среднемощная сверхширокополосная коаксиальная нагрузка, содержащая корпус в котором размещен волноводный канал, состоящий из двух отрезков, согласно предложенному решению, волноводный канал состоит из последовательно соединённых нагрузочного отрезка и отрезка коаксиального канала, внешний проводник нагрузочного отрезка образован внутренней ступенчатой поверхностью трансформатора волнового сопротивления, а внутренний проводник образован топологическим рисунком, нанесенным на диэлектрическую подложку, внешний проводник отрезка коаксиального канала образован внутренними металлическими поверхностями корпуса, установочного кольца и поджимной втулки, а внутренний проводник образован внешними металлическими поверхностями первого и второго стержней, соосно зафиксированными в диэлектрической опорной шайбе, которая соосно закреплена в установочном кольце, электромеханический контакт второго стержня с диэлектрической подложкой образован при помощи коаксиально-микрополоскового перехода, выполненного в виде ступенчатого стержня, на одном конце которого закреплена диэлектрическая подложка, а другой конец выполнен в виде штыря, соединенного со щеточными контактами второго стержня, при этом внутренняя ступенчатая поверхность трансформатора волнового сопротивления выполнена в виде сквозного ступенчатого паза перпендикулярного продольной оси, в котором закреплена диэлектрическая подложка, при этом в трансформаторе волнового сопротивления и поджимной втулке выполнены перпендикулярные продольной оси резьбовые отверстия для настроечных винтов, при помощи резьбового соединения с корпусом торец трансформатора волнового сопротивления поджат упорным винтом, при помощи которого, торцами соосно зафиксированы трансформатор волнового сопротивления и поджимная втулка, поджимающая во внутреннюю ступень корпуса установочное кольцо, при этом упорный винт поджат внутренней поверхностью радиатора, соединенного с корпусом резьбовым соединением.

Изобретение поясняется рисунками и таблицами.

На фиг. 1 показано боковое сечение среднемощной сверхширокополосной коаксиальной нагрузки, на фиг. 2 показаны сборка внутреннего проводника коаксиального отрезка и нагрузочный отрезок устройства с местными разрезами, на фиг. 3 показано боковое сечение коаксиального соединителя «вилка». В таблице 1 представлены характеристики нагрузки с сечением коаксиального канала 7/3,04 мм, диапазон частот 0 – 18 ГГц , в таблице 2 представлены характеристики нагрузки с сечением коаксиального канала 3,5/1,52 мм и диапазоном частот 0 – 32 ГГц, в таблице 3 представлены характеристики нагрузки с сечением коаксиального канала 2,4/1,04 мм и диапазоном частот 0 – 50 ГГц.

На фиг. 1 – 3 обозначено:

1 – отрезок коаксиального канала;

2 – корпус;

3 – установочное кольцо;

4 – поджимная втулка;

5 – первый стержень;

6 – второй стержень;

7 – сборка внутреннего проводника отрезка коаксиального канала;

8 – диэлектрическая шайба;

9 – нагрузочный отрезок;

10 – трансформатор волнового сопротивления;

11 – диэлектрическая подложка;

12 – настроечные винты;

13 – упорный винт;

14 – резьбовое соединение корпуса и упорного винта;

15 – радиатор;

16 – резьбовое соединение корпуса и радиатора;

17 – стержень коаксиально-полоскового перехода;

18 – щёточные контакты второго стержня;

19 – резьба соединителя «розетка»;

20 – щёточные контакты соединителя «розетка»;

21 – гайка;

22 – стопорное кольцо;

23 – штырь коаксиального соединителя «вилка».

Осуществление изобретения

Изобретение представляет собой волноводный канал, образованный последовательно соединёнными нагрузочным отрезком 9 и отрезком коаксиального канала 1. Отрезок коаксиального канала 1 является круглым коаксиальным волноводом, внешние проводники которого образованы внутренними металлическими поверхностями корпуса 2, установочного кольца 3 и поджимной втулки 4, а внутренние проводники образованы внешними металлическими поверхностями первого и второго стержней 5 и 6, входящие в сборку 7 внутреннего проводника отрезка коаксиального канала 1. В отверстии установочного кольца 3 соосно зафиксирована диэлектрическая шайба 8, в которой соосно зафиксированы первый и второй стержни 5 и 6. Нагрузочный отрезок 9 состоит из трансформатора волнового сопротивления 10 и тонкопленочного топологического рисунка, нанесенного на диэлектрическую подложку 11, являющиеся внешним и внутренним проводниками соответственно. Диэлектрическая подложка 11 установлена в сквозном пазе, который выполнен во внутренней поверхности трансформатора волнового сопротивления 10. В поджимной втулке 4 и трансформаторе волнового сопротивления 10 выполнены перпендикулярные их продольной оси резьбовые отверстия, в которых вкручены настроечные винты 12, необходимые для настройки устройства.

Электромеханическая связь внутренних проводников частей канала осуществляется при помощи коаксиально-микрополоскового перехода, выполненного в форме стержня 17 со ступенчато изменяющимся диаметром, на одном конце которого выполнен сквозной посадочный паз, в котором закреплена диэлектрическая подложка 11, а другой конец выполнен в виде штыря, который соединятся со щёточными контактами 18 второго стержня 6.

Соосность проводящих поверхностей среднемощной сверхширокополосной коаксиальной нагрузки обеспечивается тем, что сборка 7 внутреннего проводника отрезка коаксиального канала 1 и поджимная втулка 4 размещаются во внутренней цилиндрической ступенчатой полости корпуса 2, при этом один торец поджимной втулки 4 упирается в установочное кольцо 3, а другой прижимается трансформатором волнового сопротивления 10, который прижимается c помощью резьбового соединения 14 корпуса и упорного винта 13, плотно стягивая нагрузочный отрезок 9 и отрезок коаксиального канала 1. При этом упорный винт 13 поджимается внутренней поверхностью радиатора 15, который соединяется с корпусом резьбовым соединением 16.

Устройство может изготавливаться с двумя типами коаксиальных соединителей: «розетка», образованная корпусом с внешней резьбой 19, щёточными контактами 20 первого стержня 5 и «вилка», образованная корпусом 2, гайкой 21, стопорным кольцом 22 и штырём стержня 23.

Частотные характеристики нагрузки и её функциональное назначение определяются топологическим рисунком, нанесённым на диэлектрической подложке, в частности значением сопротивления тонкоплёночного резистора, а максимальная рассеиваемая мощность устройств определяется теплопроводностью диэлектрической подложки и площадью поверхности рассеивания радиатора.

Заявляемая среднемощная сверхширокополосная коаксиальная нагрузка обеспечивает рабочий диапазон частот от до 50 ГГц.

В таблицах 1, 2, 3 (расположены в графической части) показаны характеристики устройств, достигнутых на основе заявляемой конструкции.

Изобретение относится к области СВЧ техники. Среднемощная сверхширокополосная коаксиальная нагрузка содержит корпус, в котором размещен волноводный канал, который состоит из нагрузочного отрезка и отрезка коаксиального канала. Внешний проводник нагрузочного отрезка образован внутренней ступенчатой поверхностью трансформатора волнового сопротивления, а внутренний проводник образован топологическим рисунком, нанесенным на диэлектрическую подложку. Внешний проводник отрезка коаксиального канала образован внутренними металлическими поверхностями корпуса, установочного кольца и поджимной втулки, а внутренний проводник образован внешними металлическими поверхностями первого и второго стержней. Контакт второго стержня с диэлектрической подложкой образован при помощи коаксиально-микрополоскового перехода, выполненного в виде ступенчатого стержня. Внутренняя ступенчатая поверхность трансформатора волнового сопротивления выполнена в виде сквозного ступенчатого паза. В трансформаторе волнового сопротивления и поджимной втулке выполнены перпендикулярные продольной оси резьбовые отверстия для настроечных винтов. Упорный винт поджат внутренней поверхностью радиатора, соединенного с корпусом резьбовым соединением. Технический результат – улучшение характеристик. 3 ил., 3 табл.

Среднемощная сверхширокополосная коаксиальная нагрузка, содержащая корпус, в котором размещен волноводный канал, состоящий из двух отрезков, отличающаяся тем, что состоит из последовательно соединённых нагрузочного отрезка и отрезка коаксиального канала, внешний проводник нагрузочного отрезка образован внутренней ступенчатой поверхностью трансформатора волнового сопротивления, а внутренний проводник образован топологическим рисунком, нанесенным на диэлектрическую подложку, внешний проводник отрезка коаксиального канала образован внутренними металлическими поверхностями корпуса, установочного кольца и поджимной втулки, а внутренний проводник образован внешними металлическими поверхностями первого и второго стержней, соосно зафиксированными в диэлектрической опорной шайбе, которая соосно закреплена в установочном кольце, электромеханический контакт второго стержня с диэлектрической подложкой образован при помощи коаксиально-микрополоскового перехода, выполненного в виде ступенчатого стержня, на одном конце которого закреплена диэлектрическая подложка, а другой конец выполнен в виде штыря, соединенного со щеточными контактами второго стержня, при этом внутренняя ступенчатая поверхность трансформатора волнового сопротивления выполнена в виде сквозного ступенчатого паза, перпендикулярного продольной оси, в котором закреплена диэлектрическая подложка, при этом в трансформаторе волнового сопротивления и поджимной втулке выполнены перпендикулярные продольной оси резьбовые отверстия для настроечных винтов, при помощи резьбового соединения с корпусом торец трансформатора волнового сопротивления поджат упорным винтом, при помощи которого торцами соосно зафиксированы трансформатор волнового сопротивления и поджимная втулка, поджимающая во внутреннюю ступень корпуса установочное кольцо, при этом упорный винт поджат внутренней поверхностью радиатора, соединенного с корпусом резьбовым соединением.