Устройство для соединения волноводов (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК H01P1/04 

2, Устройство для соединения волноводов, содержащее два волновода, на каждом из которых установлен фланец, две диафрагмы, вьшолненные из материала с низкрй теплопроводностью, и дроссельную канавку, отличающееся тем, что, с целыо увеличения тепловой развязки между волноводами и уменьшения потерь СВЧ мощности, фланцы снабжены выступами, при этом выступ первого фланца соответствует по форме поперечному сечению волновода и его торец расположен в плоскости торца первого волновода, выступ второго фланца имеет внешнюю поверхность цилиндрической формы с диаметром, меньшим внешнего диаметра фланца, и расположен со стороны торца второго волновода, введены две шайбы и кольцо, расположенное между ними которые установлены с осевым зазо162003

ром относительно фланцев и радиальным зазором относительно выступов, и втулка, при этом из диафрагм закреплена на торце выступа первого фланца и зажата между торцовыми поверхностями кольца и первой шайбы, другая диафрагма зажата между торцовыми поверхностями кольца и второй шайбы, а также между торцовой поверхностью выступа второго фланца и одной торцовой поверхностью втулки, закрепленной на втором волноводе, торец которого расположен в плоскости другой торцовой поверхности втулки, причем каждая шайба жестко связана с соответствующим фланцем соединительными стержнями, выполненными из материала с низкой теплопроводностью, а дроссельная канавка образована внутренней поверхностью кольца, веншними поверхностями втулки и диафрагмами.

1. Устройство для соединения волноводов, содержащее два волново да, на каждом из которых установле фланец, две диафрагмы, выполненные из материала с низкой теплопроводностью, и дроссельную канавку, от личающееся тем, что, с целью увеличения тепловой развязки между волноводами и згменьшения потерь СЕЧ мощности, каждый .фланец снабжен соответствующим по форме поперечному сечению волновода выступом, торец которого расположен в плоскости торца волновода, введены две шайбы и кольцо, расположенное между ними, которые установлены с осевым зазором относительно фланцев и радиальным зазором относительно выступов, каждая диафрагма закреплена на торце выступа соответствующего фланца и зажата между торцовыми поверхностями кольца и соответствующей шайбы, причем каждая шайба жестко связана с соответствующим фланцем соединительными стержнями, выполненнь1ми из материала с низкой теплопроводностью, а дроссель- ; ная канавка образована внутренней поверхностью кольца и диафрагмами /J А - ,--«

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в узкополоснык системах при охлаждении аппаратуры до криогенных температур.

Известно устройство соединения для охлаждаемой аппаратуры, содержащее диэлектрический вкладьпи, расположенный внутри отрезка волновода, стенки которого выполнены из металлизированной ткани lj .

HejgocTaTKOM известного устройства является то, что оно имеет значительные потери СВЧ мощности, вызванные неоднородностью диэлектрического вкладьш1а.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для соединения волноводов, содержащее два волновода, на . каждом из которых установлен фланец две диафрагмы, выполненные из материала с НИЗ.КОЙ теплопроводностью, и дроссельную каоавку, при этом диа4фагмы выполнены в виде труб, охватываюиЕИХ один из волноводов 2J .

Это устройство не обеспечивает достаточной тепловой развязки между

волноводами из-за большого поперечного сечения диафрагм, которое становится особенно значительным при большом поперечном сечении волноводов, например, в дециметровом диапазоне. Кроме того, наблюдаются большие потери СВЧ мощности, поступающей через зазор между фланцами в пространство между диафрагмами.

Цель изобретения - увеличение тепловой развязки между волноводами и уменьшение потерь СВЧ мощности

Согласно первому варианту поставленная цель достигается тем, что в устройстве для соединения волноводов, содержащем два волновода, на каждом из которых установлен фланец, две диафрагмы, выполненные из материала с низкой теплопроводностью, и дроссельную канавку, каждый фланец снабжен соответствующим по форме поперечному сечению волновода выступе торец которого расположен в плоскости торца волновода, введены две шайбы и кольцо, расположенное между ними, которые установлены с осевым зазором относительно фл-анцев и 3 радиальным зазором относительно выступов, каждая диафрагма закреплена на торце выступа соответствующего, фланца и зажата между торцовгями поверхностями кольца и соответствую щей шайбы, причем каждая шайба жестко связана с соответствующим фланцем соединительными стержнями, выполненными из материала с низкой теплопроводностью, а дроссельная ка навка образована внутренней поверхностью кольца и диафрагмами. Согласно второму варианту в устройстве для соединения волноводов, содержащем два волновода, на каждом из которых установлен фланец, две диафрагмы, выполненные из материала с низкой теплопроводностью, и дроссельн то канавку, фланцы снабжен выступами, при этом выступ первого фланца соответствует по форме поперечному сечению волновода и его торец расположен в плоскости торца первого волновода, выступ второго фланца имеет внешнюю поверхность цилиндрической формы с диаметром, меньшим внешнего диаметра фланца, и расположен со стороны торца второго волновода, введены две шайбы и кольцо, расположенное между ними, которые установлены с осевым зазором относительно фланцев и радиальным зазором относительно выступов, и втулка, при этом одна И5 диафрагм закреплена на торце выступа первого фланца и зажата между торцовыми поверхностями .кольца и первой шайбы, другая дифрагма зажата между торцовыми поверхностями кольца и второй шайбы, а также между торцовой поверхностью выступа второго фланца и одной торцовой поверхность втулки, закрепленной на втором волноводе, торец которого расположен в плоскости другой торцовой поверхности втулки, причемкаждая шайба жестко связана с соответствующим фланцем соединительными стержнями, выполненными из материала с.низкой теплопроводностью, а дроссельная канавка образована внутренней поверхностью кольца, внешними поверхностями тулки и диафрагмами. На фиг.1 схематически представле но предлагаемое устройство для соед нения волноводов, выполненное согласно первому варианту, общий вид на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 034 на фиг.З - устройство, выполненное согласно второму варианту,, общий вид} на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.З. Устройство для соединения волноводов, выполненное согласно первому варианту, содержит волновод 1, на котором установлен фланец 2, снабженный выступом 3, волновод 4, на котором установлен фланец 5, снабженный выступом 6,, диафрагмы 7 и 8, выполненные из материала с низкой теплопроводностью, и дроссельную канавку 9. Выступ 3 фланца 2 соотЬетствует по форме поперечному сечениюволновода 1, и торец выступа 3 расположен в плоскости торца волновода 1. Выступ 6 фланца 5 соответствует по форме поперечному сечению волновода 4, и торец выступа 6 расположен в плоскости торца волновода 4. Кроме того, устройство содержит две шайбы 10 и- 11 и кольцо 12, расположенное между ними, которые установлены с осевым зазором относит тельно фланцев 2 и 5 с радиальным зазором относительно выступов 3 и 6. Диафрагма 7 закреплена, (припаяна или приклеена) на торцовой поверхности выступа 3 фланца 2, а диафрагма 8 закреплена на торцовой поверхности выступа 6 фланца 5. Диафрагмы 7 и 8 имеют в центре вырез или электричес-. кое окно (отсутствие металлизации), соответствующие размеры волноводов имеют в центре вырез или электрическое окно (отсутствие металлизации), cooтвeтcтвyюD e размерам волноводов 1и 4. Вместе с тем диафрагма 7 зажата между торцовыми oвepxнocтями кольца 12 и шайбы 10, а диафрагма 8 между торцовыми поверхностями шайбы 11 и кольца 12. Шайбы 10 и 11 жестко связаны с соответствующими фланцами 2и 5 соединительными стержнями 13,. которые выполнены из материала с низкой теплопроводностью. Дроссельная канавка 9 образована внутренней поверхностью кольца 12 и диафрагмами 7 и 8, расстояние между которыми (высота кольца 12) определяется конструктивными и технологическими соображениями и равно 0,5- 1 мм. Диаметр дроссельной канавки 9 равен Ъ tn , где Ь - расстояние между широкими стенками волновода; А лина волны в свободном пространстве. Устройство для соединения, выполенное согласно второму варианту, со5держит волновод 1, на котором установлен фланец 2, снабженный выступо 3, волновод 4, на котором установле фланец 5, снабженный выступом 6, диафрагмы 7 и 8, выполненные из материала с низкой теплопроводностью, и дроссельную канавку 9. Выступ 3 фланца 2 соответствует по форме поперечному сечению волновода 1, торе выступа 3 расположен в плоскости то ца волновода 1. Выступ 6 фланца 5 имеет внешнюю поверхность цилиндрической формы с диаметром, меньшим внешнего диаметра фланца 5, и расположен со стороны торца волновода Кроме того устройство по второму варианту содержит две шайбы 10 и 11и кольцо .12, расположенное между ними, которые установлены с осевым зазором относительно фланцев 2 и 5 и с радиальным зазором относительно выступов 3 и 6, а также втулку 13. Диафрагмы 7 и 8 имеют в центре вырез или окно (отсутствие металлизации) , соответствующие размерам волноводов 1 и 4. Диафрагма 7 закре лена на торце выступа 3 (припаяна или приклеена) и зажата между торцовыми поверхностями шайбы 10 и кольца 12, диафрагма 8 зажата между торцовыми поверхностями кольца 12 и шайбы 11, а также между торцовой поверхностью выступа 6 фланца 5 и одной торцовой поверхностью втулки 13, закрепленной на волноводе 4, торец которого расположен в плоскости другой торцовой поверхности втулки 13. Шайбы 10 и 11 жестко свя заны с соответствующими фланцами 2 и.5 соединительными стержнями 14, которые выполнены из материала с ни кой теплопроводностью. Дроссельная канавка 9 образована внутренней поверхностью кольца 12, внешними поверхностями втулки 13 и диафрагмами 7 и 8. Расстояние между диафрагмами 7 и 8 (высота кольца 12) равна Л /4, внутренний диаметр кольца 12равен Ь +й/2+ h , где Ь - рассто ние между широкими стенками волново да; - длина волны в свободном пространстве; h - ширина коаксиаль ной части дроссельной канавки 9. Устройство для соединения волнов дов работает следуюпщм образом. Диафрагмы 7 и 8 выполнены из диэлектрического материала с малой те 03 плопроводностью, на которьй нанесен тонкий слой металла, имеющего высокую адгезию к этому материалу. Например, может быть использована металлизированная лавсановая пленка марки ПЭТФ-ОА ТУ 6-05-1579-78 или металлизированная ткань (артикул 21-926). Соединительные стержни (13 для первого варианта, 14 для второго) также выполнены из материала с низкой теплопроводностью, например из стали Х18Н10Т ГОСТ 5632-72, из стеклотекстолита марки СВАМ-ЭРС ТУ 301.4362-65 или титановых сплавов ВГЗ-1, ВР16 ГОСТ 19807-74, Кроме того, между диафрагмами 7 и 8 имеется воздушный зазор, представляющий собой эффективный теплоизолятор. Тепловой поток при прохождении от волновода 1 к волноводу 4 будет сильно ослабляться, как встречает на своем пути элементы с большим тепловым сопротивлением. Потери СВЧ мощности в обоих вари.антах устройства для соединения волноводов снижены по сравнению с прототипом за счет того, что дроссельная канавка 9 выполнена замкнутой. Таким образом, в обоих вариантах выполнения устройства для соединения волноводов реализова;на воздушная изоляция между фланцами 2 и 5, при этом фланцы 2 и 5 соединены между собой конструктивными элементами, обладающими низкой теплопроводностью а дроссельная канавка 9 выполнена замкнутой, что позволило уменьшить мощность теплопотока, пропускаемого переходным устройством при одновременном снижении потерь СВЧ мощности. С увеличением сечения волноводов 1 и 4 мощность теплопотока, пропускаемого устройством, увеличивается значительно медленнее, чем в устройстве-прототипе. Так, например, при сечении волновода 292-146 мм первый вариант переходного устройства при снижает мощность теплопотока, проходящего через него, в 5 раз по сравнению с прототипом. Для дальнейшего уменьшения мощности теплопотока возможно увеличение радиальных размеров дроссельной канавки 9 (). Достоинством второго варианта устройства для соединения волноводов являются меньшие радиальйые габариты.

1162003 /I-/I

ifi I /,

g Фиг. 3