Среднемощный сверхширокополосный коаксиальный фиксированный аттенюатор Российский патент 2021 года по МПК H01P1/22 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение может быть использовано в области радиолокации, радионавигации, связи, антенно-фидерных системах и измерительной технике для ослабления электромагнитной волны в коаксиальном тракте. Уровень техники

Известен коаксиальный аттенюатор (заявка US 2010/0295637 А1 опубл. 25.10.2010), включающий из себя центральный корпус, внутри которого размещается подвешенный резистивный элемент на диэлектрической подложке. В корпус, при помощи резьбы вкручиваются диэлектрические коаксиальные каналы, образованные втулками-соединителями, в которых расположены диэлектрические втулки, в которых в свою очередь размещаются диэлектрические опоры с центральными проводниками, которые в месте контакта с резистивными элементами имеют подпружиненные торцы, выполнение непосредственно из проводников.

Ближайшим аналогом является фиксированный коаксиальный аттенюатор (патент СССР № 1617496 опубл. 17.10.1988), представляющий из себя волноводный канал, образованный тремя отрезками, два из которых (торцевые коаксиальные соединители) - коаксиальные линии, внешние проводники которых, образованы ступенчатыми втулками, а внутренние проводники закреплены в них посредством шайб. Коаксиальные отрезки соединены отрезком линии с потерями (диэлектрическая пластина с тонкоплёночным топологическим рисунком), закреплённой в металлической втулке, устанавливаемой между ступенчатыми втулками.

К основным недостаткам данных устройств можно отнести относительно небольшой диапазон рабочих частот, высокий уровень возвратных и проходных потерь, а также низкий уровень максимальной рассеиваемой мощности.

Сущность изобретения

Техническим результатом предложенного решения является расширение диапазона рабочих частот среднемощного сверхширокополосного коаксиального фиксированного аттенюатора в сторону СВЧ, уменьшение его возвратных потерь, увеличение уровня максимальной рассеиваемой мощности.

Технический результат достигается за счёт того, что среднемощный сверхширокополосный коаксиальный фиксированный аттенюатор состоит из трёх последовательно включённых отрезков, два из которых являются коаксиальными волноводами с соединителями на торцах, а третий образован центральной втулкой с настроечными винтами, поджатой волноводными отрезками, в которой в продольных пазах подвешена диэлектрическая подложка с нанесённым на ней топологическим рисунком.

Новым является то, что внешние коаксиальные проводники устройства образованы внутренними металлическими поверхностями втулок-соединителей, установочных колец, центральной и поджимных втулок, а внутренние проводники образованы внешними металлическими поверхностями стержней, входящих в сборки центральных проводников первого и второго отрезков коаксиальных отрезков, образованных удерживаемыми во внутренних ступенчатых полостях втулок-соединителей, установочными кольцами, в которых соосно установлены диэлектрические опорные шайбы с соосно расположенными в них стержнями, образующими электромеханический контакт с торцами диэлектрической подложки при помощи коасиально-микроплосковых переходов, при этом резьбовыми соединениями втулок-соединителей и корпуса-радиатора, поджимные втулки одними торцами прижимают установочные кольца к внутренним ступеням втулок-соединителей, а другими упираются в центральную втулку, размещённую в сквозном ступенчатом отверстии корпуса-радиатора, образуя единый волноводный канал.

Коасиально-микроплосковый переход выполнен в виде подпружиненного торцевого контакта, образованного пружиной и контактным элементом или в виде штырей-трансформаторов, закреплённых на диэлектрической подложке и гнезда на торцах стержней.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показано боковое сечение среднемощного сверхширокополосного коаксиального фиксированного аттенюатора, на фиг. 2 показано боковое и поперечное сечения аттенюаторного отрезка устройства, на фиг.3 показан разрез В-В, на фиг. 4 показаны сборки центральных проводников с местными разрезами в области диэлектрических опор, в области ламелей и в области пружинно-контактного соединения центральных проводников, на фиг. 5 показан вариант соединения центральных проводников отрезков устройства контактно-штыревым способом, с местным разрезом. Изобретение также поясняется таблицами. В таблице 1 представлены характеристики среднемощного сверхширокополосного коаксиального фиксированного аттенюатора, имеющего сечение 7/3,04 мм (диапазон 0 - 18 ГГц), в таблице 2 -характеристики среднемощного сверхширокополосного коаксиального фиксированного аттенюатора, имеющего сечение 3,5/1,52 мм (диапазон 0 -26,5 ГГц).

На фиг. 1-4 обозначено:

1 - первый коаксиальный отрезок;

2 - второй коаксиальный отрезок;

3 - третий отрезок канала;

4 - втулка-соединитель «вилка» первого коаксиального отрезка;

5 - втулка-соединитель «розетка» второго коаксиального отрезка;

6 - установочные кольца;

7 - поджимные втулки;

8, 9, 10 - стержни;

11 - сборка центрального проводника первого отрезка канала

12 - сборка центрального проводника второго отрезка канала;

13 - диэлектрические опорные шайбы;

14 - центральная втулка;

15 - продольные пазы центральной втулки;

16 - диэлектрическая подложка;

17 - настроечные винты;

18 - корпус-радиатор;

19 - резьбовые соединение корпуса и втулки-соединителя второго отрезка;

20 - стопорное кольцо;

21 - гайка;

22 - штырь;

23 - внешняя резьба втулки соединителя второго отрезка;

24 - щёточный контакты соединителя;

25 - пружины;

26 -контактный элемент;

27 - щёточные контакты перехода;

28 - штырьки-трансформаторы.

Осуществление изобретения

Изобретение представляет собой волноводный канал, образованным тремя соосными первым и вторым торцевыми коаксиальными отрезками 1, 2 и третьим отрезком 3, последовательно соединёнными. Отрезки 1 и 2 являются круглыми коаксиальными волноводами, внешние проводники которых, образованы внутренними металлическими поверхностями втулок-соединителей вилка» 4 и «розетка» 5, установочных колец 6, поджимных втулок 7, а центральные проводники образованы внешними металлическими поверхностями стержней 8, 9, 10, входящих в сборки центрального проводника первого и второго 11 и 12 отрезков. В отверстиях установочных колец 6 соосно удерживаются диэлектрические опорные шайбы 13, в которых соосно удерживаются стержни 8, 9, 10. Третий отрезок 3 включает в себя центральную втулку 14, внутренняя цилиндрическая, ступенчатая металлическая поверхность которой является внешним проводником. Тонкоплёночный топологический рисунок, нанесённый на подвешенную в пазах 15 центральной втулки 14 диэлектрическую подложку 16, является центральным проводником. В центральной втулке 14 выполнены перпендикулярные резьбовые отверстия, в которых ввинчены винты 17 для настройки устройства.

Соосность проводящих поверхностей среднемощного сверхширокополосного коаксиального фиксированного аттенюатора обеспечивается тем, что сборки центральных проводников размещаются во внутренних цилиндрических полостях втулок-соединителей 4 и 5, упираясь во внутреннюю ступень и центруя стрежни внешней поверхностью установочных колец 6. Одним торцом поджимные втулки 7 соосно размещены во внутренних полостях втулок-соединителей 4, 5, упираясь в установочные кольца 6, другой их торец помещён во внутреннее сквозное отверстие корпуса-радиатора 18 и упирается в торец центральной втулки 14.

Резьбовыми соединениями 19 втулок-соединителей и корпуса-радиатора 18 обеспечивается плотное стягивание отрезков устройства в единый канал.

Стопорное кольцо 20, гайка 21, втулка-соединитель 4 первого отрезка, штырь 22 стержня 8 образуют коаксиальный соединитель типа «вилка».

Втулка соединитель второго отрезка 5 с внешней резьбой 23 и щёточные контакты 24 стержня 10, образуются коаксиальный соединитель типа «розетка».

Электромеханическая связь центральных проводников частей канала осуществляется при помощи коаксиально-микрополосковых переходов, конструктивно выполненных либо при помощи подпружиненного торцевого контакта, образованного пружинами 25 и контактный элемент 26, либо контактно- гнездовым способом - щёточные контакты 27 на стержнях 9 и штырей-трансформаторов 28, закреплённых на плате.

Конструкция позволяет собирать среднемощные сверхширокополосные коаксиальные фиксированные аттенюаторы с различной конфигурацией коаксиальных соединителей: «розетка-вилка», «розетка-розетка», «вилка-вилка».

Экспериментально проверено, что предлагаемая конструкция позволяет создавать среднемощные сверхширокополосные коаксиальные фиксированные аттенюаторы со следующими диапазонами рабочих частот: при размере сечения воздушных частей канала не более 7/3,04 мм - 0 - 18 ГГц; при размере сечения воздушных частей канала не более 3,5/1,52 мм - 0 - 26,5 ГГц.

При этом значение коэффициентов отражения, неравномерности ослабления в значительной мере определяются топологическим рисунком, нанесённым на диэлектрической подложке, максимальная рассеиваемая мощность устройств - теплопроводностью диэлектрической подложки и площадью поверхности рассеивания корпуса-радиатора.

Характеристики, достигнутые на основе заявляемого среднемощного сверхширокополосного коаксиального фиксированного аттенюатора сведены в таблицы 1 и 2.

Таблица 1

Номинальное ослабление, дБ Неравномерность ослабления, дБ КСВн, не более Максимальная рассеиваемая мощность, Вт 3 ±0,3 1,2 20 5 6 10 15 20 25 30 40 ±1 50

Таблица 2

Номинальное ослабление, дБ Неравномерность ослабления, дБ КСВн, не более Максимальная рассеиваемая мощность, Вт 3 ±0,5 1,3 12 5 6 10 15 20 25 30 40

Изобретение относится к аттенюаторам. Среднемощный сверхширокополосный коаксиальный фиксированный аттенюатор состоит из трёх последовательно включённых отрезков, два из которых являются коаксиальными волноводами с соединителями на торцах, а третий образован центральной втулкой с настроечными винтами, поджатой волноводными отрезками, в которой в продольных пазах подвешена диэлектрическая подложка. Внешние проводники образованы внутренними металлическими поверхностями втулок-соединителей, установочных колец, центральной и поджимных втулок, а внутренние проводники образованы внешними металлическими поверхностями стержней, входящих в сборки центральных проводников первого и второго отрезков коаксиальных отрезков, образованных удерживаемыми во внутренних ступенчатых полостях втулок-соединителей, установочными кольцами, в которых соосно установлены диэлектрические опорные шайбы с соосно расположенными в них стержнями, образующими электромеханический контакт с торцами диэлектрической подложки при помощи коасиально-микроплосковых переходов. Поджимные втулки одними торцами прижимают установочные кольца к внутренним ступеням втулок-соединителей, а другими упираются в центральную втулку, размещённую в сквозном ступенчатом отверстии корпуса радиатора. Технический результат – расширение диапазона рабочих частот. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

1. Среднемощный сверхширокополосный коаксиальный фиксированный аттенюатор, состоящий из трёх последовательно включённых отрезков, два из которых являются коаксиальными волноводами с соединителями на торцах, а третий образован центральной втулкой с настроечными винтами, поджатой волноводными отрезками, в которой в продольных пазах подвешена диэлектрическая подложка с нанесённым на нее топологическим рисунком, отличающийся тем, что внешние коаксиальные проводники устройства образованы внутренними металлическими поверхностями втулок-соединителей, установочных колец, центральной и поджимных втулок, а внутренние проводники образованы внешними металлическими поверхностями стержней, входящих в сборки центральных проводников первого и второго отрезков коаксиальных отрезков, образованных удерживаемыми во внутренних ступенчатых полостях втулок-соединителей, установочными кольцами, в которых соосно установлены диэлектрические опорные шайбы с соосно расположенными в них стержнями, образующими электромеханический контакт с торцами диэлектрической подложки при помощи коасиально-микроплосковых переходов, при этом резьбовыми соединениями втулок-соединителей и корпуса радиатора поджимные втулки одними торцами прижимают установочные кольца к внутренним ступеням втулок-соединителей, а другими упираются в центральную втулку, размещённую в сквозном ступенчатом отверстии корпуса радиатора, образуя единый волноводный канал.

2. Среднемощный сверхширокополосный коаксиальный фиксированный аттенюатор по п.1, отличающийся тем, что коасиально-микроплосковый переход выполнен в виде подпружиненного торцевого контакта, образованного пружиной и контактным элементом.

3. Среднемощный сверхширокополосный коаксиальный фиксированный аттенюатор по п.1, отличающийся тем, что коасиально-микроплосковый переход выполнен в виде штырей-трансформаторов, закреплённых на диэлектрической подложке, и гнезда на торцах стержней.