Перестраиваемый резонатор Советский патент 1992 года по МПК H01P7/04 

Фиг.1

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в антенно- волноводной технике высоких и сверхвысоких частот.

Известны коаксиальные резонаторы со ступенчатым изменением сопротивления (СИС-резонаторы). Эти СИС-резонаторы представляют собой отрезок коаксиальной линии, электрической длиной Я/4, коротко- замкнутой на одном конце и разомкнутой на другом конце. Центральный проводник примерно посередине резко, скачком (ступенью) изменяет диаметр так, что со стороны корот- козамкнутой части волновое сопротивление составляет большую величину (высокоом- ная часть), а со стороны разомкнутой части - малую (низкоомная часть) в зависимости от заданного перепада волновых сопротивлений. Таким образом введение ступени (скачка) волновых сопротивлений позволяет уменьшить продольные размеры коаксиальных резонаторов. Перестройка по частоте СИС-резонаторов может быть организована по аналогии с обычными резонаторами изменением длины одного из отрезков резонаторов - короткозамкнутого или разомкнутого. При такой перестройке в большом диапазоне частот, например, от 100 до 300 МГц, продольные размеры СИС-резонатора будут сильно изменяться.

Недостатком перестраиваемых СИС- резонаторов является малый диапазон перестройки частоты и значительное изменение продольных размеров при перестройке частоты.

Наиболее близким к предлагаемому является СИС-резонатор. Этот резонатор предстарляет собой А/4 коаксиальный резонатор, состощий из двух частей: одна часть короткозамкнутая с волновым сопротивлением достаточно большим и вторая с волновым сопротивлением напротив очень маленьким, по длине эти части примерно одинаковы. Конструктивно волновое сопротивление короткозамкнутой части выполняется при заданном диаметре внешнего проводника, достаточно малым диаметром внутреннего проводника, волновое сопротивление разомкнутой части, при заданном диаметре внешнего проводника реализуется очень большим диаметром внутреннего проводника, Изменением длины какой-либо одной части резонатора можно получить перестройку резонансной частоты.

Недостатками такой конструкции перестраиваемого резонатора являются значительное изменение продольной длины резонатора при перестройке и малый диапазон перестройки. Изменение продольной

длины резонатора при перестройке обусловлено необходимостью достижения резо- нансных размеров, а малый диапазон перестройки объясняется тем, что при

уменьшении частоты (достижении большого продольного размера) уменьшается величина реактивности скачка волновых сопротивлений и наблюдается насыщение при перестройке - дальнейшее изменение дли0 ны приводит к незначительному уменьшению резонансной частоты.

Цель изобретения - расширение диапазона перестройки при сохранении продольного размера.

5 Поставленная цель достигается тем, что отрезок разомкнутой части резонатора (низкоомная часть СИС-резонатора) увеличивается по длине вдвое при сохранении продольного габаритного размера. Такое

0 увеличение длины достигается тем, что низкоомная часть выполнена из неподвижного и подвижного участков, причем центральный проводник неподвижного участка выполнен полым и является одновременно

5 наружным проводником подвижного участка - принцип матрешки. Центральным проводником подвижного участка является стержень, соединенный резьбой с крышкой резонатора. Перемещением этого стержня

0 в полой части проводника достигается изменение подвижной части коаксиальной линии, а следовательно, изменение резонансной частоты резонатора. Это позволяет сохранить продольный габарит СИС-резонатора преж5 ним, но за счет возможного удлинения почти на 50% существенно понизить частоту. Кроме того, на участке разомкнутой части резонатора делается еще одна ступень по диаметру центрального проводника - еще

0 один скачок волнового сопротивления. Этот скачок волнового сопротивления увеличивает диапазон перестройки.

В предлагаемый резонатор введен стержень с возможностью продольного пе5 ремещения внутри полого центрального проводника разомкнутого низкоомного участка который образует вместе с полым центральным проводником дополнительный участок резонатора с меньшим волновым

0 сопротивлением, чем волновое сопротивление разомкнутого низкоомного участка. Здесь использован известный принцип матрешки. Положительный эффект заключается в том, что в тех же продольных габа5 ритах получена более низкая резонансная частота. Однако само по себе это конструктивное отличие приводит к увеличению диапазона перестройки только на величину, пропорциональную изменению длины свернутого участка СИС-резонатора. Введение

еще одной ступеньки по волновому сопротивлению на разомкнутом участке СИС-ре- зонатора приводит при том же изменении длины свернутого в матрешку участка к существенному увеличению диапазона пере- стройки. Это увеличение диапазона перестройки определяется емкостной проводимостью на ступени (скачке) волновых сопротивлений.

В предлагаемом устройстве простая ре- ализация перестройки частоты реализуется изменением длины вводимого стержня, который является центральным проводником подвижного разомкнутого участка коаксиальной линии.

На фиг. 1 приведен перестраиваемый коаксиальный СИС-резонатор.

Предлагаемый резонатор состоит из наружного проводника 1, центрального проводника 2, стакана 3, втулок 4 и 5, стержня с резьбой 6 и крышки 7. Все детали металлические, латунные, кроме втулок 4 и 5, которые выполнены из фторопласта. Они предназначены главным образом для того, чтобы избежать нежелательных контактов при перестройке частоты. Наружный проводник 1 является корпусом резонатора, состоящего из трех участков, обозначенных на рисунке длинами Н, 2 и з. Центральным проводником первого участка (высокоом- ный) является стержень 2. Стакан 3 является центральным проводником второго участка (низкоомный) и одновременно наружным проводником третьего участка (еще более низкоомный). Центральным проводником третьего участка является стержень 6, связанный резьбовым соединением с крышкой 7. При вращении стержня изменяется длина третьего участка 1з. что обеспечивает изменение резонансной астоты резонатора.

Предлагаемый резонатор работает следующим образом.

СИС-резонатор состоит из трех частей: первая часть - короткозамкнутая, высоко- омная, длиной И, вторая часть - разомкну- тая, низкоомная, образована стаканом 3, являющимся внутренним проводником для участка длиной г и наружным проводником для участка длиной з, где функцию центрального проводника выполняет резьбовой стержень 6. При вращении стержня б изменяется длина 1з и тем самым изменяется полная длина разомкнутой части резонатора, а стало быть и резонансная частота. Уве- личению диапазона перестройки

способствует ступень в величине волнового сопротивления на участке 2 и з, этот скачок волнового сопротивления реализуется стаканом 3.

Достоверность положительного эффекта подтверждается экспериментальными данными, полученными на двух макетах резонаторов. Первоначальный макет резонатора имел следующие размеры: ,5 мм, мм, внутренний диаметр наружного проводника ,3 мм, диаметр центрального проводника высокоомной короткозамкну- той части di 4,2 мм, диаметр центрального проводника низкоомной разомкнутой части мм. Без увеличения длины за счет использования внутренней полости низкоом- ного участка резонансная частота была 147;3 МГц.

Затем изготавливались макеты резонаторов с использованием внутренней полости: для чего во внутреннюю полость вводились резьбовые втулки различных диаметров. Результаты, испытаний приведены на фиг. 2. Резонаторы отличались только втулками 6 и крышками 7, в резонаторе (кривая ) отсутствует скачок волнового сопротивления, а в резонаторе (кривая ) скачок есть. Из экспериментальных данных следует, что использование внутренней полости резонатора на низкоомном участке (принцип матрешки) приводит к понижению частоты со 147,3 до 112 МГц, а далее начинает работать скачок. Наличие скачка создает реактивность, приводящую к дальнейшему до 67 МГц понижению частоты резонатора при неизменных продольных размерах.

Формула изобретения Перестраиваемый резонатор, содержащий четвертьволновый отрезок коаксиальной линии, состоящий из короткозамкнутого вы- сокоомного участка и разомкнутого низкоом- ного участка переменной электрической длины, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона частотной перестройки при сохранении продольного размера, введен стержень, установленный с возможностью продольного перемещения внутри выполненного полым центрального проводника разомкнутого низкоомного участка и образующий с ним дополнительный участок, волновое сопротивление которого меньше волнового сопротивления разомкнутого низкоомного участка.

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в антенноволноводной технике. Цель изобретения - расширение диапазона частотной перестройки при сохранении продольного размера. Перестраиваемый резонатор содержит четвертьволновый отрезок коаксиальной линии, состоящий из короткозамкнутого высокоомного участка и разомкнутого низ- коомного участка, в центральном проводнике 3 которого установлен стержень 6 с возможностью продольного перемещения. Диапазон перестройки увеличивается за счет дополнительного скачка волновых сопротивлений на разомкнутом низкоом- ном участке 2 ил.

100

90 80

70 60

О 10 20 30 40 50

фиг 2

Z3