Согласующий трансформатор Советский патент 1984 года по МПК H01P5/02 

| Изобретение относится к радиотех нике, в частности к СВЧ технике, и может быть использовано в СВЧ устро ствах, предназначенных для согласования СВЧ трактов. Известен согласующий трансформатор, содержащий металлический корпу с расположенной внутри него замедляющей системой, выполненной в виде змейки, с емкостным элементом настройки Л . Недостатками данного согласукяцег трансформатора является то, что им невозможно обеспечить достаточно полного согласования ввиду существе ного отличия конфигурации замедляющей системы от конфигурации согласу щих трактов, а также ввиду наличия соединительных разъемов, вызывающих дополнительные потери и отражения. Наиболее близким техническим решением к изобретению является согласующнй трансформатор, содержащий жесткую коаксиальную линию, внеш НИИ проводник которой имеет постоянньй диаметр, а внутренний проводник состоит из двух участков разного диаметра, между которыми расположена четвертьволновая трансформирующая секция, имеющая цилиндрическую форМУ 2. Недостатком известного согласую щего трансформатора являются большие продольные геометрические размеры. Цель изобретения - уменьшение про дольных размеров без ухудшения согла сования. Цель достигается тем, что в согла сующем трансформаторе, содержащем жесткую коаксиальную линию, внешний проводник которой имеет постоянньй диаметр, а внутренний проводник состоит из двух участков разного диамет ра, между которыми расположена четвертьволновая трансформирующая секодя, имеющая цилиндрическую форму, четвертьволновая трансформирующая секция имеет диаметр, равный большему диаметру из участков внутреннего проводника, и в ней вьтолнено не менее трех кольцевых канавок прямоугольной формы, образующих замедляющую систему, глубина каждой из которых равна разности диаметров участко внутреннего проводника. На чертеже приведена конструкцция согласующего трансформатора. Согласующий трансформатор содержит жесткую коаксиальную линию, внешний проводник 1 которой имеет постоянный диаметр D, а внутренний проводник состоит из двух участков 2 и 3 разных диаметров D. и Вл соответственно, между которыми расположена четвертьволновая трансформирующая секция 4 цилиндрической формы. Диаметр D четвертьволновой трансформирующей секции 4 равен диаметру D участка 3 внутреннего проводника и в ней выполнено не менее трёх кольцевых канавок 5 прямоугольной формы, образующих замедляющую систему. Глубина кольцевых канавок 5 равна разности диаметров участков 2 и 3 внутреннего проводника (Dn-D). Согласующий трансформатор работает следующим образом. Замедление волны в четвертьволновой трансформирующей секции 4 с кольцевыми канавками 5 может быть найдено из формулы Гтг- n Ji;ob; Мер где Lg - эквивалентная погонная индуктивность; CQ - эквивалентная погонная емкость; и ГЦ - диэлектрическая и магнитная проницаемости среды соответственно, а ее волновое сопротивление определяется как Z Электрическая длина четвертьволовой трансформирующей секции 4 ыбирается , что означает равентво геометрической длины j/4, где j- замедленная электромагнитная олна. В этом случае при числе ольцевых канавок 5 не менее трех двиг фазы на каждую кольцевую канаву 5 не превьш1ает 30 . При таком тносительно малом сдвиге фазы на ериод при определении эквивалентой погонной индуктивности Ъд и эквиалентной погонной емкости Сд можно ользоваться предложением о квазитатическом распределении волны в ассматриваемой системе. Это позвояет эквивалентную погонную емкость определить как емкость между оаксиальными проводниками с диаметами D и DI единичной длины

21Т

(3)

с -,

О

в этом случае при определении L. можно просуммировать, на единице длины, индуктивность, создаваемую короткозамкнутыми радиальными линиями, образованными кольцевыми канавками 5, которые будут проявлять свойства короткозамкнутых радиальных линий, если 1 1ирина их не больше их глубины известно, индуктивное сопротивление короткозамкнутых радиальных линий пропорциональ но разностному тангенсу, который в рассматриваемом нами случае может быть заменен функцией, содержащей натуральный логарифм. В результате для эквивалентной погонной индуктивности трансформирующей секции Д получаем следующее вьфажение

т t D 57

(4)

Подставляя полученные выражения для LJJ и Ср в формулы (1) и (2) находим

. п С

Из выражения (6) видно, что волновое сопротивление четвертьволновой трансформирующей секции 4 оказывается среднеквадратичным оносительно волнового сопротивления сопрягаемых коаксиалов, которые определяются формулами

7 - D .

-21р1г 5Г

(7)

,

(8)

117740 4 .

Таким образом, четвертьволновая трансформирующая секция 4 имеет среднеквадратичное сопротивление и при длине, равной , обеспечи5 вает согласование коаксиальньк трактов. При этом длина четвертьволновой трансформирующей секции 4 оказывается в п раз меньше длины известного 2 трансформирующего участка

О равной А/4, и определяется формулой

п J

(9)

Ш 575;

где Д - длина электромагнитной волны, а с учетом(7) и (8)

)

При этом, чем больше различие в волновых сопротивлениях Z и 7,, тем больше глубина кольцевых канавок 5 и тем больше замедление электромагнитной волны. Вследствие этого физическая длина четвертьволновой трансформирующей секции 4 сокращается.

I

Так как в данном согласующем трансформаторе не нарушается аксиальная симметрия электромагнитной волны, а участки 2 и 3 внутреннего проводника и четвертьволновая трансформирующая секция 4 являются естественным продолжением друг друга, условия согласования остаются такими же, как и в известном.

Таким образом, в данном согласующем трансформаторе длина меньше длины известного, а условие согласования не ухудшается.

СОГЛАСУЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР, содержащий жесткую коаксиальную линию, внешний проводник которой имеет постоянный диаметр, а внутренний проводник состоит из двух участков разного диаметра, между которь ш размещена четвертьволновая трансформирующая секция, имеющая цилиндрическую форму, отличающийся тем, что, с целью уменьшения продольньк размеров без ухудшения согласования, четвертьволновая трансформирующая секция имеет диаметр, равный большему диаметру из участков внутренне.го проводника, и в ней выполнеi но не менее трех кольцевых канавок прямоугольной формы,образукшочх замедляющую систему, глубина каждой из которых равна разности диаметров участков внутреннего проводника.