Коаксиально-полосковое разделительное конденсаторное устройство Российский патент 2024 года по МПК H01P5/00 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в сигнальных трактах измерительных систем между первичным преобразователем (датчиком) и регистрирующим устройством, например, скоростным осциллографом. Такое устройство необходимо, так как первичный преобразователь (датчик) требует высокого - порядка 1-2 кВ - напряжения питания, а электрические импульсные сигналы на выходе первичного преобразователя имеют широкий спектр частот с верхней частотой не менее 1 ГГц и до 3-5 ГГц. Конденсаторное разделительное устройство должно обладать значительной емкостью Ср от 0,1 мкФ и до нескольких мкФ, высоким рабочим напряжением и равномерной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) в пределах требуемой полосы пропускания. Эти требования являются противоречивыми, так как увеличение емкости и рабочего напряжения вызывает увеличение его габаритных размеров и, как следствие, уменьшение граничной частоты, связанное с увеличением паразитных емкостей и индуктивностей при увеличении габаритов устройства.

Известно высокочастотное коаксиальное конденсаторное устройство, содержащее коаксиальную линию, образованную двумя отрезками с конусообразными внутренними и внешними проводниками, обращенными друг к другу основаниями, резисторы с металлическими контактами, размещенными между внутренними и внешними проводниками и электрически соединенные с ними, низкочастотный конденсатор, установленный между внутренними проводниками, и центральный опорный элемент, закрепленный в основаниях корпусов. Осциллограф скоростной С7-15. - Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - Вильнюс, 1976.

Недостатком устройства является неравномерность АЧХ, обусловленная индуктивностью выводов низкочастотного конденсатора и низкая механическая прочность, связанная с недостаточной толщиной опорного элемента.

Известно высокочастотное коаксиальное конденсаторное устройство, содержащее коаксиально расположенные внутренний и внешний проводники конусообразной формы, размещенные между ними и электрически соединенные с ними резисторы с металлическими контактами, закрепленную в основании конусов. Авторское свидетельство СССР № 1402176, МПК H01G 4/40, 15.11.1993.

Известно высокочастотное коаксиальное конденсаторное устройство содержащее коаксиальную линию, образованную двумя внешними проводниками, обращенными друг к другу основаниями, резисторы с металлическими контактами. Патент РФ № 2068589, МПК H01G 4/40, H01P 1/00, 27.10.1996.

Указанные устройства имеют два основных недостатка:

- сложная и дорогая механическая конструкция, состоящая из конусов, выполненных с высокой точностью что трудоемко, нетехнологично и требует значительных экономических затрат;

- сложность получения емкостей не менее 1 мкФ при рабочих напряжениях до 2 кВ, вследствие особенностей конструкции этих устройств.

Известно коаксиально-полосковое конденсаторное разделительное устройство (КПРУ), содержащее входной и выходной коаксиальные разъемы, высоковольтный высокочастотный конденсатор (ВВЧ), причем одна обкладка ВВЧ конденсатора подключена к внутреннему проводнику входного коаксиального разъема, вторая обкладка подключена к внутреннему проводнику выходного коаксиального разъема, блок резисторов, включенный между внутренним проводником входного коаксиального разъема и высоковольтным разъемом, КПРУ выполнено в металлическом корпусе, в боковых стенках которого расположены входной и выходной коаксиальные разъемы, нижняя стенка корпуса является первым полоском полосковой линии, имеющей волновое сопротивление, согласованное с волновым сопротивлением коаксиальных разъемов, в разрыв второго полоска, расположенного внутри корпуса на диэлектрических опорах, высота которых определяет расстояние между первым и вторым полосками, включены параллельно соединенные высоковольтные безкорпусные конденсаторы (ВБК), образующие в разрыве второго полоска ВВЧ конденсатор, концы второго полоска подключены соответственно к внутренним проводникам входного и выходного коаксиальных разъемов, внешние проводники которых подключены к первому полоску - нижней стенке корпуса. Патент РФ № 54695, МПК H01G 4/40, H01P 5/00, 10.07.2006. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

Существенным недостатком прототипа является выявленная в процессе опытного изготовления пониженная стойкость к пробоям конструкции с параллельно соединенными высокочастотными безкорпусными конденсаторами (ВБК) при воздействии максимально-допустимого рабочего напряжения и недостаточно высокая верхняя граничная частота полосы пропускания АЧХ Fh (далее полоса пропускания и/или просто Fh).

Пониженная стойкость к пробоям конструкции прототипа связана с предложенным в прототипе способом установки ВБК, приводящим при монтаже к повреждению структуры ВБК и последующим пробоям при испытаниях и эксплуатации КПРУ;

В прототипе достигается полоса пропускания не менее 1 ГГц, что соответствует требованиям к прототипу; но для методик физических измерений, требующих исследования импульсных сигналов от датчиков (первичных преобразователей) с фронтами не менее 0,25 нс, требуется более высокая полоса пропускания Fh > 1,4 ГГц; устройство КПРУ позволяет при тех же емкостях и рабочих напряжениях достичь указанных значений полосы пропускания, что подтверждается приведенными ниже расчетами.

Техническим результатом является повышение стойкости к пробоям конструкции с параллельно соединенными ВБК в разрыве второго полоска при воздействии максимально-допустимого рабочего напряжения и повышение не менее, чем в 1,4 раза верхней граничной частоты полосы пропускания АЧХ Fh, при сохранении емкости КПРУ не менее 1 мкФ при рабочем напряжении до 2 кВ.

Технический результат достигается тем, что коаксиально-полосковое разделительное конденсаторное устройство (КПРУ) содержащее входной и выходной коаксиальные разъемы, высоковольтный высокочастотный конденсатор (ВВЧ) конденсатор, причем одна обкладка этого конденсатора подключена к внутреннему проводнику входного коаксиального разъема, вторая обкладка подключена к внутреннему проводнику выходного коаксиального разъема, первый блок резисторов, состоящий из первого высокочастотного резистора и первого высоковольтного резистора, включенный между внутренним проводником входного коаксиального разъема и высоковольтным разъемом, КПРУ выполнено в металлическом корпусе, в боковых стенках которого расположены входной и выходной коаксиальные разъемы, нижняя стенка корпуса является первым полоском полосковой линии, имеющей волновое сопротивление, согласованное с волновым сопротивлением коаксиальных разъемов, в разрыв второго полоска, расположенного внутри корпуса на диэлектрических опорах, высота которых определяет расстояние между первым и вторым полосками, включены параллельно соединенные высоковольтные безкорпусные конденсаторы (ВБК), образующие в разрыве второго полоска ВВЧ конденсатор, концы второго полоска подключены соответственно к внутренним проводникам входного и выходного коаксиальных разъемов, внешние проводники которых подключены к первому полоску - нижней стенке корпуса, дополнительно содержит второй блок резисторов, состоящий из второго высокочастотного резистора и второго высоковольтного резистора; второй полосок выполнен на основной печатной плате, расположенной на расстоянии h₀ от первого полоска, на основной печатной плате образован слой металлизации второго полоска; состоящий из двух прямоугольных участков полоска длиной L₀ шириной W₀ и двух трапецеидальных переходов длиной L_tr большая сторона которых W₀ , меньшая сторона каждого перехода V₀ расположена на краю платы у входного и выходного коаксиальных разъемов; входная и выходная части второго полоска, между которыми включен ВВЧ конденсатор, состоят из входного и выходного отрезков полосковой линии длиной:

L_io= L_tr+L_0, где L₀ - длина прямого участка отрезков второго полоска, L_tr - длина трапецеидального перехода с каждой стороны частей второго полоска, прилегающих к входному и выходному коаксиальным разъемам; эта длина связана с длиной основной печатной платы L₀₀:

L_io=(L₀₀-L_ввч)/2, где L_ввч - минимальное расстояние между выводами ВВЧ конденсатора;

L₀₀ - длина основной печатной платы, выбираемая исходя из заданной полной внутренней длины КПРУ L_пол:

L₀₀=L_пол - 2d, где d - технологический зазор между краем платы и боковыми стенками корпуса КПРУ;

- центральный контакт высоковольтного разъема подключается к высоковольтному резистору первого блока резисторов с помощью отрезка высоковольтного провода, первый высокочастотный резистор первого блока резисторов, подключаются к первому высоковольтному резистору первого блока резисторов и к отрезку полосковой линии второго полоска на стыке прямоугольного и трапецеидального участков этого полоска; второй высокочастотный резистор второго блока резисторов, подключается к отрезку полосковой линии второго полоска на стыке прямоугольного и трапецеидального участков этого полоска, и ко второму высоковольтному резистору второго блока резисторов, который другим контактом подключается к точке заземления на корпус на основной печатной плате, образованной заземляющими проводниками на основной печатной плате и механическим контактом этих проводников и основания корпуса, осуществляемым винтами; описанные элементы схемы - элементы второго полоска, высокочастотные и высоковольтные резисторы, контактная площадка отрезка высоковольтного провода соединяющего центральный контакт высоковольтного разъема и соответствующую точку на основной печатной плате, заземляющие проводники на основной печатной плате, соединяются между собой с помощью дополнительных печатных проводников;

- целое число К параллельно соединенных ВБК выбирается исходя из требуемой емкости КПРУ С_0треб:

К>С_0треб/C_i, где С_0треб - требуемая емкость КПРУ, C_i - емкость каждого ВБК;

- целое число К параллельно соединенных ВБК разбито на целое число N подблоков расположенных на основной печатной плате и дополнительных печатных платах, каждый из подблоков содержит целое число М ВБК расположенных в одной плоскости на каждой из указанных плат: К=MxN,

- целое число М ВБК в каждом подблоке определяется шириной каждого ВБК - w_i и предельной шириной второго полоска W₀:

М<W₀/w_i;

- предельная ширина второго полоска W₀ оценивается, исходя из условия нераспространения волн высших типов c нижней критической частотой F_крН при условии того, что верхняя граничная частота полосы пропускания КПРУ Fh: Fh <F_крН c учетом параметров основной печатной платы - толщины платы h_осн, диэлектрической проницаемости среды ε_ср внутри корпуса КПРУ и максимальной заданной внутренней высоты КПРУ Н_макс:

W₀<((30/(F_крН*(ε_ср)^0,5))–(π*Н_макс/2))/2, где - диэлектрическая проницаемость среды внутри корпуса КПРУ;

- суммарная высота ВВЧ конденсатора над поверхностью второго полоска H:

Н=(h_i+h_p)*N-h_p, где h_i-толщина каждого из ВБК, h_p - толщина дополнительных печатных плат должна удовлетворять условию:

Н<(Н_макс-h_осн-h₀)/2, где Н_макс - максимальная заданная внутренняя высота КПРУ, h_осн - толщина основной печатной платы, h₀ - расстояние от второго полоска до первого полоска;

первый подблок расположен непосредственно в разрыве второго полоска на основной печатной плате; остальные из описанных подблоков расположены на дополнительных печатных платах, все подблоки, расположенные на основной и дополнительных печатных платах, электрически соединены параллельно и связанны механически и электрически контактными элементами, расположенными по краям разрыва входной и выходной частей второго полоска основной печатной платы и разрыва входной и выходной частей дополнительных печатных плат, таким образом, что в разрыве второго полоска, между его входной и выходной частями, образуется ВВЧ конденсатор;

- основная печатная плата со всеми элементами крепится к корпусу не только с помощью диэлектрических опор, но и механически с помощью винтов по краям основной платы.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема КПРУ с полной емкостью КПРУ С₀=1,2 мкФ, например, для четырех подблоков по три ВБК 32 в каждом.

На фиг. 2 и фиг. 3 представлено КПРУ - упрощенные эскизы конструкции в двух видах: вид сверху и разрез.

ПРИМЕЧАНИЕ. Указанные в тексте размеры W₀, H, W_пол, Н_макс, L_пол, h₀, V₀, L_00, L_io, L₀, L_ввч, L_tr, h_p, h_i, w_i , h_осн, d показаны на фиг. 2 и фиг. 3 и оптимизируются, т.е. подтверждаются моделированием в среде программы Microwave Office результирующей амплитудно-характеристики с определением полосы пропускания Fh до получения максимального значения Fh в рассматриваемой конструкции КПРУ.

На фиг. 4 представлена электромагнитная модель в среде программы Microwave Office, для расчета |S21| (АЧХ) КПРУ с полной емкостью С=1,2 мкФ.

На фиг. 5 представлена расчетная амплитудно-частотная характеристика.

Принятые обозначения:

1 - основная печатная плата КПРУ (основная плата 1, плата 1) с элементами схемы, в том числе М ВБК 32, расположенная над металлической поверхностью устройства 10 - первым полоском 10, на заданном расстоянии h₀ от поверхности;

2, 3 - входная 2 и выходная 3 части второго полоска, состоящие из прямоугольного участка полоска длиной L_0, шириной W₀ и трапецеидального перехода длиной L_t;

4 - отрезок высоковольтного провода типа МПИ, соединяющий центральный штырь высоковольтного разъема питания с соответствующей точкой на плате 1;

5 - первый высокочастотный резистор, например, типа С2-10-0,25-9,09 кОм;

6 - второй высокочастотный резистор, например, типа С2-10-0,25-9,09 кОм;

первый блок резисторов состоит из высокочастотного резистора 5, например, типа С2-10-0,25-9,09 кОм и высоковольтного резистора 18, например, типа Р1-135Н-5,0-1,0 МОм;

второй блок резисторов состоит из высокочастотного резистора 6, например, типа С2-10-0,25-9,09 кОм и высоковольтного резистора 19, например, типа Р1-135Н-5,0-1,0 МОм;

7 - крепежные винты, расположенные по краям платы прилегающим к боковым стенкам КПРУ, соединяющие механически плату 1 к соответствующим уступам в боковых стенках корпуса 17;

8, 9 - входной и выходной коаксиальные разъемы, например, типа СР-75-166ФВ;

10 - металлическая поверхность нижней стенки корпуса 17, образующая первый полосок;

11 - дополнительные печатные проводники, служащие для соединения элементов схемы и «земли» устройства образованной заземляющими проводниками 33,34 и корпусом 17, их количество и расположение определяется конкретной конструкцией основной печатной платы 1.

12-15 - четыре одинаковые диэлектрические опоры, как элемент крепления основной печатной платы 1;

16 - высоковольтный разъем питания, например, типа ТВШР45;

17 - металлический корпус КПРУ состоящий из верхней и нижней, боковых и торцевых стенок (на фиг.2, 3 условно показаны элементы корпуса и внутренняя поверхность стенок корпуса);

18 - первый высоковольтный резистор, например, типа Р1-135Н-5,0-1,0 МОм из первого блока резисторов;

19 - второй высоковольтный резистор, например, типа Р1-135Н-5,0-1,0 МОм из второго блока резисторов;

20-22 - дополнительные печатные платы, содержащие, каждая по М ВБК 32;

23-30 - проводящие контактные элементы (пластины или штыри), объединяющие подблоки с ВБК 32 в единый ВВЧ конденсатор 31.

31 - ВВЧ конденсатор, состоящий из К ВБК 32, основной печатной платы 1, дополнительных печатных плат 20-22 на которых они расположены и проводящих контактных элементов 23-30;

32 - двенадцать одинаковых ВБК 32, например, типа К15-20в-2кВ-0,1мкФ-Н50, расположенных на основной печатной плате 1 и дополнительных печатных платах 20-22;

33,34 - заземляющие проводники на плате 1.

Первый и второй высокочастотный резисторы, первый и второй высоковольтные резисторы одинаковы.

Примечания:

1. Соединение между точками «1» и «2», показанными на фиг. 1, основной печатной платы 1 и дополнительных печатных плат 20-22 осуществляется с помощью пластин контактных 23-30.

2. Точки «G» на фиг. 1, 2 заземляются на корпус винтами 7, показанными на фиг.2.

3. На фиг. 3 указаны четыре диэлектрические опоры 12-15, но в общем случае количество и место расположения диэлектрических опор 12-15 могут быть иными.

Также в общем случае количество и место расположения диэлектрических опор 12-15 не влияет на технический результат, а влияет только их высота.

В КПРУ предполагается использование в основном тех же типов радиоэлементов и материалов, что и в прототипе;

Например, в качестве входного и выходного ВЧ коаксиальных разъемов 8, 9 использованы разъемы типа СР75-168 ФВ. Входной и выходной участки 2,3 второго полоска полосковой линии выполнены из латуни, покрытие - О-Ви(99,5); использован блок бескорпусных конденсаторов типа К15-20в, 0,1 мкФ, 2 кВ; основание корпуса 17, работающее как первый полосок полосковой линии 10, выполнено из латуни, покрытие - О-Ви(99,5); боковые стенки корпуса 17, на которых закреплены ВЧ коаксиальные разъемы 8, 9, выполнены из латуни, покрытие- О-Ви(99,5); верхняя стенка корпуса 17 выполнена из латуни, покрытие- О-Ви(99,5); для подачи высоковольтного напряжения использованы блок резисторов типа ТВО 2 Вт-1МОм; в качестве высоковольтного разъема 16 использован разъем типа ТВШР45; диэлектрические опоры 12-15 выполнены из фторопласта типа Ф4.

В КПРУ, например, предполагается использовать новые типы радиоэлементов и конструктивных элементов, например, такие:

- высоковольтный резистор 18,19, например, типа Р1-135Н-5,0-1,0 МОм;

- высокочастотный резистор 5,6, например, типа С2-10-0,25-9,09 кОм;

- высоковольтный провод 4, например, типа МПИ;

- печатная плата 1 - фольгированный односторонний стеклотекстолит, например, типа ЭМ-5 100/0-1,0А;

- дополнительные печатные платы 20-22 - фольгированный двусторонний стеклотекстолит, например, типа ЭМ-5 50/50-1,0А;

- проводящие контактные пластины 23-30: Латунь - лента например типа ДПРНТ1,00 - Л63 с покрытием, например типа О-Ви(99,5).

Коаксиально-полосковое разделительное конденсаторное устройство (КПРУ) дополнительно содержит (см. фиг.1, фиг.2, фиг.3) входной 8 и выходной коаксиальные разъемы 9, высоковольтный высокочастотный конденсатор (ВВЧ) 31, причем одна обкладка этого конденсатора 31 подключена к внутреннему проводнику входного коаксиального разъема 8, вторая обкладка - подключена к внутреннему проводнику выходного коаксиального разъема 9, первый блок резисторов, состоящий из резисторов 5, 18, включенный между внутренним проводником входного коаксиального разъема 8 и высоковольтным разъемом 16, КПРУ выполнено в металлическом корпусе 17, в боковых стенках которого расположены входной и выходной коаксиальные разъемы 8, 9, нижняя стенка корпуса 17 является первым полоском полосковой линии 10, имеющей волновое сопротивление, согласованное с волновым сопротивлением коаксиальных разъемов 8,9, в разрыв частей второго полоска 2,3, расположенного внутри корпуса 17 на диэлектрических опорах 12-15, высота которых определяет расстояние между первым 10 и вторым 2,3 полосками, включены параллельно соединенные ВБК 32, образующие в разрыве частей второго полоска 2,3 ВВЧ конденсатор 31, концы второго полоска 2,3 подключены соответственно к внутренним проводникам входного и выходного коаксиальных разъемов 8,9, внешние проводники которых подключены к первому полоску 10 - нижней стенке корпуса 17.

При этом:

- КПРУ дополнительно содержит второй блок резисторов, состоящий из второго высокочастотного резистора 6 и второго высоковольтного резистора 19;

- второй полосок 2,3 выполнен на основной печатной плате 1, расположенной на расстоянии h₀ от первого полоска 10, на основной печатной плате 1 образован слой металлизации частей второго полоска 2,3, состоящий из двух прямоугольных участков полоска длиной L₀ шириной W₀ и двух трапецеидальных переходов длиной L_tr, большая сторона которых W₀, меньшая сторона каждого перехода V₀ расположена на краю платы 1 у входного и выходного коаксиальных разъемов 8, 9; входная и выходная части второго полоска 2,3, между которыми включен ВВЧ конденсатор 31, состоят из входного и выходного отрезков полосковой линии длиной:

где L₀ - длина прямого участка отрезков второго полоска, L_tr - длина трапецеидального перехода с каждой стороны частей второго полоска 2,3, прилегающих к входному и выходному коаксиальным разъемам 8,9; эта длина связана с длиной основной печатной платы 1 L₀₀:

где L_ввч - минимальное расстояние между выводами ВВЧ конденсатора 31;

L₀₀ - длина основной печатной платы 1, выбираемая исходя из заданной полной внутренней длины КПРУ L_пол:

L₀₀= L_пол - 2d, где d - технологический зазор между краем платы 1 и боковыми стенками корпуса КПРУ 17;

- центральный контакт высоковольтного разъема 16 подключается к высоковольтному резистору 18 первого блока резисторов с помощью отрезка высоковольтного провода 4, первый высокочастотный резистор 5 первого блока резисторов, подключаются к первому высоковольтному резистору 18 первого блока резисторов и к отрезку полосковой линии второго полоска 2 на стыке прямоугольного и трапецеидального участков этого полоска; второй высокочастотный резистор 6 второго блока резисторов, подключается к отрезку полосковой линии второго полоска 3 на стыке прямоугольного и трапецеидального участков этого полоска, и ко второму высоковольтному резистору 19 второго блока резисторов, который другим контактом подключается к точке заземления на корпус 17 на основной печатной плате 1, образованной заземляющими проводниками 33, 34 на основной печатной плате 1 и механическим контактом этих проводников и основания корпуса 17, осуществляемым винтами 7; описанные элементы схемы - элементы второго полоска 2,3, высокочастотные 5,6 и высоковольтные 18,19 резисторы, контактная площадка отрезка высоковольтного провода 4 соединяющего центральный контакт высоковольтного разъема 16 и соответствующую точку на основной печатной плате, заземляющие проводники 33,34 на основной печатной плате 1, соединяются между собой с помощью дополнительных печатных проводников 11;

- целое число К параллельно соединенных ВБК 32 выбирается исходя из требуемой емкости КПРУ С_0треб:

где С_0треб - требуемая емкость КПРУ, C_i - емкость каждого ВБК 32;

- целое число К параллельно соединенных ВБК 32 разбито на целое число N подблоков, расположенных на основной печатной плате 1 и дополнительных печатных платах 20-22, каждый из подблоков содержит целое число М ВБК 32, расположенных в одной плоскости на каждой из указанных плат:

- целое число М ВБК 32 в каждом подблоке определяется шириной каждого ВБК 32- w_i и предельной шириной второго полоска 2,3 W₀:

- предельная ширина второго полоска 2,3 W₀ оценивается, исходя из условия нераспространения волн высших типов c нижней критической частотой F_крН при условии того, что верхняя граничная частота полосы пропускания КПРУ Fh: Fh<F_крН c учетом параметров основной печатной платы 1 – толщины платы h_осн, диэлектрической проницаемости среды (воздуха) ε_ср внутри корпуса 17 КПРУ и максимальной заданной внутренней высоты КПРУ Н_макс:

W₀<((30/(F_крН*(ε_ср)^0,5))-(π* Н_макс/2))/2,

где ε_ср~1 диэлектрическая проницаемость среды внутри корпуса 17 КПРУ;

- суммарная высота ВВЧ конденсатора 31 над поверхностью второго полоска 2,3 H:

где h_i - толщина каждого из ВБК 32, h_p - толщина дополнительных печатных плат 20-22 должна удовлетворять условию:

где Н_макс - максимальная заданная внутренняя высота КПРУ, h_осн - толщина основной печатной платы 1, h₀ - расстояние от второго полоска 2,3 до первого полоска 10;

первый подблок расположен непосредственно в разрыве второго полоска 2,3 на основной печатной плате 1; остальные из описанных подблоков расположены на дополнительных печатных платах 20-22, все подблоки, расположенные на основной 1 и дополнительных 20-22 печатных платах, и электрически соединены параллельно (собираются в виде этажерочной конструкции) и связанны механически и электрически контактными элементами 23-30, расположенными по краям разрыва входной 2 и выходной 3 частей второго полоска основной печатной платы 1 и разрыва входной и выходной частей дополнительных печатных плат 20-22, таким образом, что в разрыве второго полоска 2,3, между его входной и выходной частями, образуется ВВЧ конденсатор 31;

- основная печатная плата 1 со всеми элементами крепится к корпусу 17 не только с помощью диэлектрических опор 12-15, но и механически с помощью винтов 7 по краям основной платы 1; таким образом, чтобы конструкция корпуса 17 (расстояние между основной печатной платой 1 и первым полоском 10) и высота диэлектрических опор 12-15 должны обеспечивать вычисляемое (см. пояснение на стр. 17) расстояние между первым 10 и вторым 2, 3 полосками равное h₀.

Значения и/или диапазоны параметров:

- заданные внутренние размеры корпуса КПРУ (по ТЗ): максимальная заданная внутренняя длина КПРУ L_пол <96 мм; максимальная заданная внутренняя ширина КПРУ W_пол <110 мм; максимальная заданная внутренняя высота КПРУ Н_макс <75мм;

- длительность импульсов не более Т_и<10 мкс , при допускаемом спаде вершины импульса =ΔU/U < 0,1 (или 10%), тогда используя соотношение из [Б.П. Хромой, Ю.Г. Моисеев. «Электрорадиоизмерения». - М. Сов. радио, 1985. - ф-ла 8.31], при малых спадах вершины (до 10%): =ΔU/U~Т_и/τ, учитывая, что постоянная времени цепи прохождения импульса: τ= С₀*(R_нагр+ R_ист) получается:

где R_нагр - входное сопротивление регистрирующей аппаратуры, R_ист - сопротивление источника сигнала, как правило R_нагр=R_ист=Z₀ =50 Ом или 75 Ом и по ф-ле (8): С₀>0,67 мкФ для Z₀ = 75 Ом или С₀>1,0 мкФ для Z₀ = 50 Ом;

Таким образом основные параметры КПРУ следующие:

- Z₀ =75 Ом - волновое сопротивление входа и выхода КПРУ,

- С_0треб>1,0 мкФ - требуемая емкость КПРУ;

- 1,0 кВ <U₀ < 2 кВ - требуемое рабочее напряжение КПРУ, в зависимости от используемого датчика (первичного преобразователя);

- Fh> 1,4 ГГц - требуемая полоса пропускания КПРУ;

Параметры блока ВВЧ конденсатора 31 и частей полосковой линии 2,3 во многом определяются типо-номиналом используемых ВБК и при использовании указанных выше ВБК 32 с емкостью C_i=0,1 мкФ, шириной w_i=14,5 мм, толщиной h_i=5,5 мм, длиной l_i=17 мм эти параметры следующие:

- общее число ВБК 32 по ф-ле (3) при С_0треб>1,0 мкФ и при C_i=0,1 мкФ - К > 12;

- выбирая L_пол=<96 мм - L_пол = 86мм, Δ=2мм , L₀₀=82 мм;

- полная длина ВВЧ конденсатора 31 с учетом контактных элементов (пластин) 23-30 L_ввч0= l_i⁺+2t_k=20 мм, где l_i⁺=18мм -длина ВБК 32 и t_k=1 мм -толщина контактных пластин 23-30; L_{ввч =}14 мм - минимальное расстояние между выводами ВВЧ конденсатора 31 и по ф-ле (2) длина каждой части из полосков 2,3 L_io=34 мм и далее исходя из ф-лы (1): длина прямого участка отрезков второго полоска L₀=20 мм, длина трапецеидального перехода L_tr=14 мм, и начальное значение меньшей стороны V₀ =12 мм соответствует диаметру изолятора коаксиальных разъемов 8, 9;

- как было указано выше, размеры W₀, H, W_пол, Н_макс, L_пол, h₀, V₀, L_00, L_io, L₀, L_ввч, L_tr, h_p, h_i, w_i , h_осн, d оптимизируются расчетным путем, с использование моделирования для получения заданной полосы пропускания Fh; т.е. для вышекуказанных размеров производится многократный расчет по программе моделирования, до получения наиболее широкой полосы пропускания, далее полученные размеры используются в конструкции устройства КПРУ:

- предельная ширина частей второго полоска 2,3 W₀ по условию достаточности расстоянии от края частей второго полоска 2,3 до боковых стенок корпуса 17 при внутренней ширине W_пол=110 мм должна быть менее W₀<55 мм и принимается W₀ =45 мм, тогда по ф-ле (5) М=3 и по ф-ле (4) число подблоков N=4, общее число ВБК: К = 12 и С₀=1,2 мкФ, спад вершины из ф-лы (8) =6% что меньше заданного значения <10% при Т_и=10 мкс;

- по внутренней высоте Н_макс<75мм, принимая Н_макс =73 мм, h_осн=h_p=1 мм, h_i=5,5 мм, расчет расстояния между первым 10 и вторым 2,3 полосками h₀ проводится исходя из условия получение заданного волнового сопротивления Z₀ на прямых участках второго полоска, c учетом параметров основной печатной платы, по графикам из [под редакцией В.И. Вольмана «Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых линий», Радио и связь 1982 г. стр.61,63-64] для Z₀ = 75 Ом, W₀ = 45 мм и, принимая диэлектрическую проницаемость среды внутри корпуса КПРУ - ε_ср~1,0 получается: h₀=18,5 мм, и по ф-ле (6) Н=26,5 мм, что соответствует полученной по условию (7) величине Н<27,5 мм, которая определяет достаточность зазора H_z>Н между ВВЧ конденсатором 31 и верхней стенкой корпуса 17, после оптимизации принимаются следующие значения Н=23 мм, H_z=28,5 мм;

- по определенным параметрам полосковой линии и ф-лам из [под редакцией Е.П. Котова «Полосковые платы и узлы проектирование и изготовление», М. Сов. радио 1979; стр.52 ф-лы 2.25-2.27], рассчитывается низшая критическая частота полосковой линии для волн Н - типа по ф-ле:

таким образом, указанное выше условие Fh<F_кр соблюдается и все рассчитанные в первом приближении параметры КПРУ верны.

Устройство при включении в измерительный тракт работает следующим образом.

Высокое (до 2-х кВ) напряжение U₀ для питания первичного преобразователя (датчика) подается через высоковольтный разъем 16, отрезок высоковольтного провода 4, проводники 11 и первый блок резисторов, состоящий из резисторов 5 и 18 на входную часть второго полоска 2 далее на входной коаксиальный разъем 8 и далее по входной линии передачи на первичный преобразователь (датчик). «Земля» высокого напряжения подается через металлический корпус разъема 16 на плату 1, через корпус 17, винты 7 и заземляющий проводник 33.

Дополнительный - второй блок резисторов, состоящий из резисторов 6 и 19 через проводники 11, заземляющий проводник 34, привязывает к «земле» выходную часть 3 второго полоска, через крепежные винты 7, закрепляющие основную печатную плату 1 к корпусу КПРУ 17, что обеспечивает электробезопасность при работе с устройством и плавный разряд ВВЧ конденсатора 31 небольшим током I_r~2 мА через второй блок резисторов 6 и 19 при отключении питания и выходной линии передачи. Помимо крепления основной печатной платы 1 к корпусу 17 винтами 7 по краям платы, плата 1 поддерживается четырьмя одинаковыми диэлектрические опорами 12-15.

Проводники 11, заземляющие проводники 33-34, первый и второй блоки резисторов, состоящие из резисторов 5, 18 и состоящие из резисторов
6, 19, входная часть второго полоска 2 и выходная часть второго полоска 3, элементы ВВЧ конденсатора 31: ВБК 32, дополнительные печатные платы 20-22, контактные элементы 23-30, расположены на основной печатной плате 1.

При формировании датчиком информационного импульса, за счет энергии накопленной в ВВЧ конденсаторе 31, этот импульс, поступает с датчика через линию передачи на входной коаксиальный разъем 8 далее на входную часть второго полоска 2, затем импульс проходит через ВВЧ конденсатор 31, состоящий из N=4 подблоков ВБК по М=3 ВБК 32 в каждом и через выходную часть второго полоска 3 и выходной коаксиальный разъем 9 поступает по выходной линии передачи на регистрирующую аппаратуру.

Примечание. Датчик, входная и выходная линии передачи, регистрирующая аппаратура к существу изобретения не относятся и на фиг. 1 - 3 не показаны.

К=M*N=12 параллельно включенных ВБК 32, расположенных на основной 1 и дополнительных печатных платах 20-22, образуют ВВЧ конденсатор 31 суммарной емкостью: C₀=(C_i*M)*N=1,2 мкФ, рассчитанный на высокое напряжение питания датчика U₀. На представленной на фиг. 1-3 схеме и эскизах конструкции М=3; N=4.

ВВЧ конденсатор 31 предназначен для питания первичного преобразователя за счет накопленной в нем энергии:

при подаче на него высокого напряжения питания U₀, а также для предохранения регистрирующей аппаратуры, подсоединяемой через линию передачи к выходному коаксиальному разъему 9 от высокого постоянного напряжения U₀. При срабатывании датчик формирует импульс, амплитуда которого может достигать величины близкой к напряжению питания, длительностью импульса Т_и, и временем нарастания фронта Т_ф. При длительности импульсов не более Т_и<10 мкс , и допускаемом спаде вершины импульса < 10%, как было показано выше, емкость КПРУ должна быть С₀>0,67 мкФ для Z₀ = 75 Ом или С₀>1,0 мкФ для Z₀ = 50 Ом.

Указанный импульс, имеющий как правило нано, или субнаносекундный фронт Т_нф должен пройти с минимальным искажением (затягиванием) фронта. Отсутствие искажений фронта передаваемого импульса определяется высокочастотностью конструкции, то есть согласованием всех импедансов, отсутствием в конструкции существенных неоднородностей и резонансов в заданной полосе частот. Это достигается согласованием входной и выходной коаксиальных линий, входного 8 и выходного коаксиального разъемов 9 и полосковой системы, образованной входной 2 и выходной 3 частями второго полоска, состоящей непосредственно из второго полоска 2,3 и первого полоска в виде металлической поверхности 10 нижней стенки корпуса 17. Верхняя граничная частота полосы пропускания Fh, на которую рассчитано конструкция, как раз и определяется длительностью фронта Т_нф передаваемого импульса, которую надо передать без существенных искажений и должна быть в первом приближении [Б.П. Хромой, Ю.Г. Моисеев «Электрорадиоизмерения», М. Сов.Радио, 1985 г., стр.184-185 ф-ла 8.30]:

По формуле (11), если минимальное значение Т_ф=0,25 нс, то Fh>1,4 ГГц. Достижение этой величины Fh и является целью изобретения.

Для подтверждения возможности получения верхней граничной частоты Fh не менее Fh>1,4 ГГц, было проведено моделирование устройства с помощью программы MWOffice в диапазоне частот (0,1 - 2,0) ГГц, причем для расчета была принята созданная электромагнитная (ЕМ) - структура, описывающая электромагнитные свойства конструкции, приведенная на фиг. 4. На фиг. 5 показаны график |S21| (эквивалент АЧХ в согласованном тракте), рассчитанные в диапазоне частот от 0,1 ГГц до 2,0 ГГц. Внутренние размеры ЕМ-структуры на фиг.4: L=82 мм, W=110 мм, Н=73 мм, соответствуют техническим требованиям к разработке КПРУ.

Из графика на фиг. 5, видно, что верхняя граничная частота устройства составляет по разработанной модели по уровню (-3 дБ) - Fh ~1,80 ГГц при емкости КПРУ С=1,2 мкФ, что превышает емкость и верхнюю граничною частоту Fh прототипа.

Частный случай реализации устройства КПРУ имеет следующие конкретные параметры:

Требуемые основные параметры и размеры:

- Fh>1,4 ГГц - требуемая полоса пропускания;

- <10% - спад вершины при длительности импульса 10 мкс.

- Z₀ =75 Ом волновое сопротивление входа и выхода КПРУ;

- С_0треб>1,0 мкФ требуемая емкость КПРУ;

- 1,0 кВ <U₀ < 2 кВ - требуемое рабочее напряжение КПРУ;

- внутренние размеры корпуса КПРУ: максимальная внутренняя длина КПРУ Lпол<96 мм; максимальная внутренняя ширина КПРУ Wпол<110 мм; максимальная внутренняя высота КПРУ Нмакс<75мм;

Основные параметры и размеры КПРУ полученные при расчете и моделировании:

- количество ВБК 32: принимается К=12;

- число ВБК 32 в каждом подблоке M=3;

- число подблоков N=4;

- расчетная полоса пропускания: Fh~1,8 ГГц;

- номинальная расчетная емкость Ср=1,2 мкФ±20%;

- рабочее напряжение КПРУ: U₀<2 кВ;

- волновое сопротивление входа и выхода Z₀=75+3 Ом;

- спад вершины при длительности импульсов Ти=10 мкс: =6 %.

- предельная ширина второго полоска W₀<55 мм, принимается W₀=45 мм;

- внутренняя высота Нмакс<75мм, принимается Нмакс=73 мм;

- внутренняя длина КПРУ Lпол<96 мм - принимается Lпол=86 мм;

- длина основной печатной платы 1 - L₀₀=82 мм;

- расстояние между первым 10 и вторым 2,3 полосками h₀=20 мм;

- длина прямого участка отрезков второго полоска 2,3 L₀=20 мм, длина трапецеидального перехода L_tr=14 мм, значение меньшей стороны V₀ =12 мм; полная длина ВВЧ конденсатора 31 L_ввч0=20 мм.

В частности, при минимальном количестве ВБК 32, К=12,

коаксиально-полосковое разделительное конденсаторное устройство (КПРУ), содержит (см. фиг.1, фиг.2, фиг.3) входной 8 и выходной коаксиальные разъемы 9, высоковольтный высокочастотный конденсатор (ВВЧ) 31, причем одна обкладка ВВЧ конденсатора 31 подключена к внутреннему проводнику входного коаксиального разъема 8, вторая обкладка - подключена к внутреннему проводнику выходного коаксиального разъема 9, первый блок резисторов, состоящий из первого высокочастотного резистора и первого высоковольтного резистора 5, 18, включенный между внутренним проводником входного коаксиального разъема 8 и высоковольтным разъемом 16, КПРУ выполнено в металлическом корпусе 17 в боковых стенках которого расположены входной и выходной коаксиальные разъемы 8,9, нижняя стенка корпуса 17 является первым полоском полосковой линии 10, имеющей волновое сопротивление, согласованное с волновым сопротивлением коаксиальных разъемов 8,9, в разрыв второго полоска 2,3, расположенного внутри корпуса 17 на диэлектрических опорах 12-15, высота которых определяет расстояние между первым 10 и вторым 2,3 полосками, включены параллельно соединенные высоковольтные безкорпусные конденсаторы (ВБК) 32, образующие в разрыве второго полоска 2,3 ВВЧ конденсатор 31, концы второго полоска 2,3 подключены соответственно к внутренним проводникам входного и выходного коаксиальных разъемов 8,9, внешние проводники которых подключены к первому полоску 10 - нижней стенке корпуса 17,

- дополнительно содержит второй блок резисторов, состоящий из второго высокочастотного резистора 6 и второго высоковольтного резистора 19;

- второй полосок 2,3 выполнен на основной печатной плате 1, расположенной на расстоянии h₀ от первого полоска 10, на основной печатной плате 1 образован слой металлизации второго полоска 2,3; состоящий из двух прямоугольных участков полоска длиной L₀ шириной W₀ и двух трапецеидальных переходов длиной L_tr, большая сторона которых W₀, меньшая сторона каждого перехода V₀ расположена на краю платы 1 у входного и выходного коаксиальных разъемов 8,9; входная и выходная части второго полоска 2,3, между которыми включен ВВЧ конденсатор 31, состоят из входного и выходного отрезков полосковой линии длиной:

L_io=L_tr+L_0, где L₀ - длина прямого участка отрезков второго полоска 2,3, L_tr - длина трапецеидального перехода с каждой стороны частей второго полоска 2,3, прилегающих к входному и выходному коаксиальным разъемам 8,9; эта длина связана с длиной основной печатной платы L₀₀:

L_io=(L₀₀-L_ввч)/2, где L_ввч - минимальное расстояние между выводами ВВЧ конденсатора 31;

L₀₀ - длина основной печатной платы 1, выбираемая исходя из заданной полной внутренней длины КПРУ L_пол:

L₀₀=L_пол - 2d, где d - технологический зазор между краем платы 1 и боковыми стенками корпуса КПРУ 17;

- центральный контакт высоковольтного разъема 16 подключается к высоковольтному резистору 18 первого блока резисторов с помощью отрезка высоковольтного провода 4, первый высокочастотный резистор 5 первого блока резисторов, подключаются к первому высоковольтному резистору 18 первого блока резисторов и к отрезку полосковой линии второго полоска 2 на стыке прямоугольного и трапецеидального участков этого полоска; второй высокочастотный резистор 6 второго блока резисторов, подключается к отрезку полосковой линии второго полоска 3 на стыке прямоугольного и трапецеидального участков этого полоска, и ко второму высоковольтному резистору 19 второго блока резисторов, который другим контактом подключается к точке заземления на корпус 17 на основной печатной плате 1, образованной заземляющими проводниками на основной печатной плате 1 и механическим контактом этих проводников и основания корпуса 17, осуществляемым винтами 7; описанные элементы схемы - элементы второго полоска 2,3, высокочастотные 5,6 и высоковольтные резисторы 18,19, контактная площадка отрезка высоковольтного провода 4 соединяющего центральный контакт высоковольтного разъема 16 и соответствующую точку на основной печатной плате 1, заземляющие проводники 33, 34 на основной печатной плате 1, соединяются между собой с помощью дополнительных печатных проводников 11;

- целое число К=12 параллельно соединенных ВБК 32:

К>С_0треб/C_i, где С_0треб - требуемая емкость КПРУ, C_i - емкость каждого ВБК;

- целое число К=12 параллельно соединенных ВБК 32 разбито на целое число N=4 подблоков расположенных на основной печатной плате 1 и дополнительных печатных платах 20-22, каждый из подблоков содержит целое число М=3 ВБК 32 расположенных в одной плоскости на каждой из указанных плат:

К=M*N,

- целое число М=3 ВБК 32 в каждом подблоке определяется шириной каждого ВБК 32 - w_i и предельной шириной второго полоска 2,3 W₀:

М<W₀/w_i;

- предельная ширина второго полоска 2,3 W₀ оценивается, исходя из условия нераспространения волн высших типов c нижней критической частотой F_крН при условии того, что верхняя граничная частота полосы пропускания КПРУ Fh>1,4 ГГц: Fh<F_крН c учетом параметров основной печатной платы 1 - толщины платы h_осн, диэлектрической проницаемости среды ε_ср (воздуха) внутри корпуса 17 КПРУ и максимальной заданной внутренней высоты КПРУ Н_макс:

W₀<((30/(F_крН*(ε_ср)^0,5))-(π*Н_макс/2))/2, где ε_ср~1 диэлектрическая проницаемость среды внутри корпуса КПРУ;

- суммарная высота ВВЧ конденсатора 31 над поверхностью второго полоска 2,3 H:

Н=(h_i+h_p)*N-h_p, где h_i - толщина каждого из ВБК, h_p - толщина дополнительных печатных плат должна удовлетворять условию:

Н<(Н_макс-h_осн-h₀)/2, где Н_макс - максимальная заданная внутренняя высота КПРУ, h_осн - толщина основной печатной платы 1, h₀ - расстояние от второго полоска 2,3 до первого полоска 10;

первый подблок расположен непосредственно в разрыве второго полоска 2,3 на основной печатной плате 1; остальные три из описанных подблоков расположены на дополнительных печатных платах 20-22, все подблоки, расположенные на основной и дополнительных печатных платах, электрически соединены параллельно (собираются в виде этажерочной конструкции) связаны механически и электрически контактными элементами 23-30, расположенными по краям разрыва входной 2 и выходной 3 частей второго полоска основной печатной платы 1 и разрыва входной и выходной частей дополнительных печатных плат 20-22, таким образом, что в разрыве второго полоска 2,3, между его входной и выходной частями, образуется ВВЧ конденсатор 31;

- основная печатная плата 1 со всеми элементами крепится к корпусу 17 не только с помощью двух диэлектрических опор 12,15, но и механически с помощью винтов 7 по краям основной платы 1; таким образом чтобы конструкция корпуса 17 (расстояние между основной печатной платой 1 и первым полоском 10) и высота диэлектрических опор 12-15 должны обеспечивать вычисляемое (см. пояснение на стр. 17) расстояние между первым 10 и вторым 2,3 полосками равное h₀.

Также, в изобретении, при минимальном количестве ВБК 32, К=12, место крепление опор 12,15 выбрано по краям основной печатной платы 1 на линии расположения контактов входного и выходного коаксиальных разъемов 8,9, при этом опоры 13,14 не используются.

Прототип не имеет крепления платы по краям винтами.

В изобретении, на фиг. 3 показано в частном случае, как и в прототипе, место расположения и количество опор 12-15, которые были выбраны с целью обеспечения надежности крепления.

Но в общем случае, в изобретении, важна только высота опор 12-15, а их место расположения и количество никак не влияют на технический результат.

КПРУ обеспечивает по формуле (10) энергию Е=2,4 Дж для питания первичного преобразователя при формировании импульсов длительностью не более Ти =10 мкс (при спаде вершины 6%), надежно защищает регистрирующую аппаратуру от высоковольтного напряжения до 2,0 кВ и пропускает импульсные сигналы с малым искажением фронта импульса с длительностями фронта не менее Тнф~0,30 нс.

КПРУ, обладая достоинствами прототипа: рабочее напряжение до 2 кВ, АЧХ без резонансных выбросов в пределах полосы пропускания не менее 1,0 ГГц, номинальная емкость 1 мкФ, имеет по сравнению с ним преимущества, заключающиеся в том, что конструкция КПРУ с параллельно соединенными ВБК 32, является более стойкой к пробоям за счет того, что отсутствует операция пайки блока ВБК 32 путем общего нагрева в печи, при которой неизбежен локальный перегрев ВБК 32 и, как следствие, снижение электропрочности ВБК 32, а также имеет более высокую полосу пропускания Fh>1,4 ГГц и большую номинальную емкость Ср=1,2 мкФ. Стойкость к пробоям при эксплуатации КПРУ, повышается вследствие описанного выше действия второго блока резисторов, который предотвращает резкий разряд ВВЧ конденсатора 31 большим импульсным током до 100 А и тем самым предотвращается пробои из-за порчи внутренней структуры ВБК 32 при разряде большим током.

Также стойкость к пробоям при эксплуатации, вследствие транспортных и эксплуатационных механических воздействий на КПРУ (вибраций, ударов), повышается за счет использования предложенного нового способа крепления основной печатной платы 1. При таком способе крепления уменьшаются суммарные механические воздействия на выводы ВБК 32, установленных на основную 1 и дополнительные 20-22 печатные платы, а, следовательно, исключается деформация тонкой структуры ВБК 32, выполненных по технологии MLC Chip Capacitors (многослойных керамический ЧИП-конденсаторов).

Таким образом достигается заявленный технический результат, а именно повышение стойкости к пробоям конструкции с параллельно соединенными ВБК 32 в разрыве второго полоска 2,3 при воздействии максимально-допустимого рабочего напряжения и повышение не менее чем в 1,4 раз верхней граничной частоты полосы пропускания АЧХ Fh, при сохранении емкости КПРУ не менее 1 мкФ при рабочем напряжении до 2 кВ.

Изобретение относится к коаксиально-полосковым разделительным конденсаторным устройствам. Коаксиально-полосковое разделительное конденсаторное устройство содержит конструкцию с параллельно соединенными конденсаторами в разрыве полосковой линии, расположенными оптимальным образом на основной и дополнительных печатных платах, и формой полосковой линии. Основная и дополнительные печатные платы электрически и механически связаны контактными элементами. Основная печатная плата со всеми элементами крепится к корпусу не только с помощью диэлектрических опор, но и механически, винтами, по краям платы. Технический результат - повышение стойкости к пробоям конструкции с параллельно соединенными ВБК в разрыве второго полоска при воздействии максимально-допустимого рабочего напряжения и повышение не менее чем в 1,4 раза верхней граничной частоты полосы пропускания АЧХ при сохранении емкости КПРУ не менее 1 мкФ, при рабочем напряжении до 2 кВ. 5 ил.

Коаксиально-полосковое разделительное конденсаторное устройство, содержащее входной и выходной коаксиальные разъемы, высоковольтный высокочастотный конденсатор, причем одна обкладка этого конденсатора подключена к внутреннему проводнику входного коаксиального разъема, вторая обкладка подключена к внутреннему проводнику выходного коаксиального разъема, первый блок резисторов, состоящий из первого высокочастотного резистора и первого высоковольтного резистора, включенный между внутренним проводником входного коаксиального разъема и высоковольтным разъемом, коаксиально-полосковое разделительное конденсаторное устройство выполнено в металлическом корпусе, в боковых стенках которого расположены входной и выходной коаксиальные разъемы, нижняя стенка корпуса является первым полоском полосковой линии, имеющей волновое сопротивление, согласованное с волновым сопротивлением коаксиальных разъемов, в разрыв второго полоска, расположенного внутри корпуса на диэлектрических опорах, высота которых определяет расстояние между первым и вторым полосками, включены параллельно соединенные высоковольтные бескорпусные конденсаторы, образующие в разрыве второго полоска высоковольтный высокочастотный конденсатор, концы второго полоска подключены соответственно к внутренним проводникам входного и выходного коаксиальных разъемов, внешние проводники которых подключены к первому полоску - нижней стенке корпуса, отличающееся тем, что:

- дополнительно содержит второй блок резисторов, состоящий из второго высокочастотного резистора и второго высоковольтного резистора;

- второй полосок выполнен на основной печатной плате, расположенной на расстоянии h₀ от первого полоска, на основной печатной плате образован слой металлизации второго полоска; состоящий из двух прямоугольных участков полоска длиной L₀, шириной W₀ и двух трапецеидальных переходов длиной L_tr, большая сторона которых W₀, меньшая сторона каждого перехода V₀ расположена на краю платы у входного и выходного коаксиальных разъемов; входная и выходная части второго полоска, между которыми включен высоковольтный высокочастотный конденсатор, состоят из входного и выходного отрезков полосковой линии длиной:

L_io=L_tr+L_0, где L₀ – длина прямого участка отрезков второго полоска, L_tr - длина трапецеидального перехода с каждой стороны частей второго полоска, прилегающих к входному и выходному коаксиальным разъемам; эта длина связана с длиной основной печатной платы L₀₀:

L_io=(L₀₀-L_ввч)/2, где L_ввч - минимальное расстояние между выводами ВВЧ конденсатора;

L₀₀ - длина основной печатной платы, выбираемая исходя из заданной полной внутренней длины коаксиально-полоскового разделительного конденсаторного устройства L_пол:

L₀₀=L_пол-2d, где d – технологический зазор между краем платы и боковыми стенками корпуса коаксиально-полоскового разделительного конденсаторного устройства;

- центральный контакт высоковольтного разъема подключается к высоковольтному резистору первого блока резисторов с помощью отрезка высоковольтного провода, первый высокочастотный резистор первого блока резисторов подключается к первому высоковольтному резистору первого блока резисторов и к отрезку полосковой линии второго полоска на стыке прямоугольного и трапецеидального участков этого полоска; второй высокочастотный резистор второго блока резисторов подключается к отрезку полосковой линии второго полоска на стыке прямоугольного и трапецеидального участков этого полоска и ко второму высоковольтному резистору второго блока резисторов, который другим контактом подключается к точке заземления на корпус на основной печатной плате, образованной заземляющими проводниками на основной печатной плате и механическим контактом этих проводников и основания корпуса, осуществляемым винтами; описанные элементы схемы – элементы второго полоска, высокочастотные и высоковольтные резисторы, контактная площадка отрезка высоковольтного провода, соединяющего центральный контакт высоковольтного разъема и соответствующую точку на основной печатной плате, заземляющие проводники на основной печатной плате, соединяются между собой с помощью дополнительных печатных проводников;

- целое число К параллельно соединенных высоковольтных бескорпусных конденсаторов выбирается исходя из требуемой емкости коаксиально-полоскового разделительного конденсаторного устройства С_0треб:

К>С_0треб/С_i, где С_0треб – требуемая емкость коаксиально-полоскового разделительного конденсаторного устройства, С_i – емкость каждого высоковольтного бескорпусного конденсатора;

- целое число К параллельно соединенных высоковольтных бескорпусных конденсаторов разбито на целое число N подблоков, расположенных на основной печатной плате и дополнительных печатных платах, каждый из подблоков содержит целое число М высоковольтных бескорпусных конденсаторов, расположенных в одной плоскости на каждой из указанных плат: К=M×N,

- целое число М высоковольтных бескорпусных конденсаторов в каждом подблоке определяется шириной каждого высоковольтного бескорпусного конденсатора - w_i и предельной шириной второго полоска W₀:

М<W₀/w_i;

- предельная ширина второго полоска W₀ оценивается исходя из условия нераспространения волн высших типов c нижней критической частотой F_крН при условии того, что верхняя граничная частота полосы пропускания коаксиально-полоскового разделительного конденсаторного устройства Fh: Fh<F_крН c учетом параметров основной печатной платы – толщины платы h_осн, диэлектрической проницаемости среды _ср внутри корпуса коаксиально-полоскового разделительного конденсаторного устройства и максимальной заданной внутренней высоты коаксиально-полоскового разделительного конденсаторного устройства Н_макс:

- диэлектрическая проницаемость среды внутри корпуса коаксиально-полоскового разделительного конденсаторного устройства;

- суммарная высота высоковольтного высокочастотного конденсатора над поверхностью второго полоска H:

Н=(h_i+h_p)*N-h_p, где h_i - толщина каждого из высоковольтных бескорпусных конденсаторов, h_p – толщина дополнительных печатных плат должна удовлетворять условию:

где Н_макс – максимальная заданная внутренняя высота коаксиально-полоскового разделительного конденсаторного устройства, h_осн – толщина основной печатной платы, h₀ - расстояние от второго полоска до первого полоска;

первый подблок расположен непосредственно в разрыве второго полоска на основной печатной плате; остальные из описанных подблоков расположены на дополнительных печатных платах, все подблоки, расположенные на основной и дополнительных печатных платах, электрически соединены параллельно и связанны механически и электрически контактными элементами, расположенными по краям разрыва входной и выходной частей второго полоска основной печатной платы и разрыва входной и выходной частей дополнительных печатных плат, таким образом, что в разрыве второго полоска, между его входной и выходной частями, образуется высоковольтный высокочастотный конденсатор;

- основная печатная плата со всеми элементами крепится к корпусу не только с помощью диэлектрических опор, но и механически с помощью винтов по краям основной платы.