Сверхвысокочастотная нагрузка Советский патент 1992 года по МПК H01P1/26 

сл

с

Использование: устройство радиоизмерительной техники,радиолокации и аппаратура средств связи. Сущность изобретения сверхвысокочастотная нагрузка содержит закороченный отрезок коаксиальной линии, внутренний проводник которой представляет собой поверхностный резистор в виде диэлектрической трубки с нанесенным резистив- ным слоем. В диэлектрической трубке установлен с возможностью осевого перемещения металлический стержень. Металлический стержень электрически соединен с закороченным концом отрезка коаксиальной линии. Приведены соотношения размеров элементов устройства. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике сверхвысоких частот (СВЧ) и может использоваться в различных устройствах радиоизмерительной техники, радиолокации и радиоаппаратуры средств связи в качестве конечной коаксиальной СВЧ нагрузки с регулируемым согласованием.

Известна коаксиальная нагрузка, содержащая разъем для подключения к коаксиальному тракту, внутренний проводник, цангу осуществляющую контакт с проводящим слоем резистора, корпус, состоящий из входной, оконечной и контактной частей, контактную цангу с пружиной и крышкой и регулировочный винт, свободно вращающийся в опорной втулке, имеющей жесткий цанговый хвостовик, обеспечивающий прочное сцепление опорной втулки с резистором. Рассогласование устраняется перемещением резистора,

которое производится вращением регулировочного винта.

Недостатком коаксиальной нагрузки является ускоренный износ резистивного слоя при его механическом контакте с цангой во время регулировочных перемещений, что снижает надежность работы устройства Кроме того, конструкция последнего не позволяет изменять уровень отраженной энергии в широких пределах, что снижает технологические возможности устройства.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является коак- сиальная СВЧ нагрузка, содержащая закороченный на конце отрезок коаксиальной линии, внешний проводник, внутренний проводник в виде диэлектрической трубки с нанесенным на ее внешней поверхности ре- зистивным слоем

V|

СЛ vj О

-ч

Внутри диэлектрической трубки аксиально установлен металлический стержень, имеющий электрический контакт с крнцом резистивного слоя со стороны входного разъема нагрузки.

Изменением диаметра металлического стержня достигается изменение диапазона рабочих частот и/или изменение величины КСВ в заданной частотной точке.

Недостатком устройства является узкий диапазон регулирования КСВН из-за влияния даже при технологически труднодостижимом малом диаметре.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей устройства путем увеличения диапазона регулирования КСВ Ни перестройки частот согласования для пятидесятиомного тракта.

Поставленная цель достигается тем, что в сверхвысокочастотной нагрузке содержится закороченный на конце отрезок коаксиальной линии, внутренний проводник которого представляет собой поверхностный резистор в виде диэлектрической трубки с нанесенным на ее внешней поверхности резистивным слоем и с металлическим стержнем внутри нее, электрически соединенным одним концом с резистивным слоем, в котором согласно изобретению стержень электрически соединен с короткозамкнутым концом отрезка линии и установлен с возможностью осевого перемещения, толщина стенки трубки равна половине ее внутреннего диаметра, а последний равен диаметру стержня, внешний проводник выполнен со ступенчатым изменением диаметра, величина которого на участке длиной 0,084 Лср от входного конца розистивного слоя равна 2,3d, а на остальном участке резистивного слоя равна 1,4- 1,6d, длина резистивного слоя равна 0,243 Дер., где Я Ср средняя длина волны диапазона перестройки; d - наружный диаметр трубки, а относительная диэлектрическая проницаемость материала трубки определяется из условия 3 :Ј Ј :Ј4.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить его соответствие критерию новизна. Известны технические решения (1), содержащие частично металлизированный диэлектрический стержень с возможностью перемещения вдоль оси, размещенный аксиально с полым резистором во внутреннем проводнике. Перемещение стержня обеспечивает регулирование уровня отраженной энергии от нагрузки. Однако малый уровень металлизации стержня, отсутствие электрического контакта между металлическими частями стержня и резистивным слоем не

обеспечивает широкий диапазон регулирования КСВН. Кроме того, устройство не позволяет обеспечить высокое согласование, Недостатками известного устройства по (1)

являются также частичная утечка энергии через диэлектрический стержень, сложность конструкции механизма регулировки, что снижает надежность работы устройства. Заявленная же совокупность сущест0 венных признаков позволяет достичь поставленную цель и качественно более высокие характеристики устройства в сравнении с рассмотренным выше известным техническим решением, что позволяет сде5 лать вывод о соответствии заявленной СВЧ нагрузки критерию существенные отличия.

Исследования заявляемого устройства показали, что по сравнению с прототипом

0 оно имеет следующие преимущества:

-значительно сокращается трудоемкость регулирования параметров нагрузки. Если в устройстве по патенту США изменение диаметра стержня производится методом за5 мены стержня с частичным демонтажем устройства, то в заявленном устройстве регулирование конструктивно просто осуществляется изменением глубины погружения стержня в полость резистора;

0 - регулирование параметров в заявленной нагрузке возможно во время подачи СВЧ энергии на ее вход;

-увеличивается диапазон регулирования уровня отраженной энергии.

5 На чертеже изображена предлагаемая нагрузка, разрез.

СВЧ нагрузка представляет собой закороченный на конце отрезок коаксиальной линии и содержит коаксиальный разъем 1

0 для подключения к коаксиальному тракту, внутренний проводник 2, представляет собой поверхностный резистор в виде диэлектрической трубки 3, на которую нанесен слой 4. Толщина стенки трубки 3 равна по5 ловине ее внутреннего диаметра, относительная диэлектрическая проницаемость трубки находится в пределах 3 5 е S4. Нагрузка также содержит цапфу 5, неподвижно контактирующую с внешним

0 проводником .6 и резистивным слоем 4. В трубке 3 размещен с возможностью бесконтактного осевого перемещения регулирующий металлический стержень 7, положение которого внутри трубки 3 фиксируется

5 контргайками 8, 9. Электрическая связь регулирующего стержня 7 с внешним проводником 6 осуществлена на закороченном конце коаксиальной линии.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на вход отрезка коаксиальной линии энергии электромагнитного поля в случае выдвинутого из полости резистора 3 регулирующего стержня 7 значительная часть энергии рассеивается (поглощается) на резистивном слое 4, Но так как нагрузкой этого отрезка линии является короткое замыкание, то имеет место значительный уровень отражения. При введении стержня 7 в полость резистора 3 входное сопротивление Zx1 (Zx1 - сопротивление между рези- стивным слоем 4 и внешним проводником 6 в сечении торца ст. 7 на расстоянии И от конца нагрузки) изменяется, а именно: активная составляющая его возрастает, достигая при длине И Аср/10 величины в десятки Ом (И - длина введенной в полость резистора 3 части стержня 7, Аср - средняя длина волны диапазона перестройки), а реактивная составляющая практически становится равной нулю (резонанс). Наступает согласование.

При дальнейшем введении стержня 7 активная и реактивная составляющие сопротивления Zx1 быстро возрастают, обуславливая возрастание уровня отраженной энергии и увеличение КСВН. Вместе с тем при регулировании И обеспечивается согласование в других точках частотного диапазона, т.е. нагрузка может быть использована на других частотах в качестве регулятора уровня отраженной энергии.

Полное перекрытие резистивного слоя 4 стержнем 7 обеспечивает максимальное отражение энергии, КСВН резко возрастает.

Кроме того, нагрузка может быть настроена с КСВН-1 в любой точке диапазона частот от 0,33 fcp. до 1,67 fcp. регулированием глубины погружения И стержня 7 в полость резистора 3. Согласование нагрузки с КСВН 1,02-1,05 (расчет) обеспечивается при И 0,8-0,12 Аср.

Формула изобретения

Сверхвысокочастотная нагрузка, содержащая отрезок коаксиальной линии, зако роченный на конце, внутренним проводником которого является поверхностный резистор, выполненный в виде диэлектрической трубки с нанесенным на ее внешнюю поверхность резистивным слоем, и металлический стержень, расположенный внутри диэлектрической трубки и электрически соединенный одним концом с резистивным слоем, отличающаяся тем, что, с целью увеличения диапазона регулирования коэффициента стоячей волны и перестройки частоты согласования в 50-омном тракте, металлический стержень одним концом электрически соединен с короткозамк- нутым концом отрезка коаксиальной линии и установлен с возможностью осевого перемещения, толщина стенки диэлектрической трубки равна половине ее внутреннего диаметра, который равен диаметру металлического стержня, внутренний диаметр D внешнего проводника отрезка коаксиальной линии на участке длиной 0,084 АСр от входного конца резистивного слоя равен 2,3

d, а на остальной длине резистивного слоя выбран из соотношения D (1,4-1,6)d, где Аср - средняя длина волны диапазона перестройки, d - наружный диаметр диэлектрической трубки, причем длина резистивного

слоя равна 0,243 Аср, а относительная диэлектрическая проницаемость Б материала диэлектрической трубки соответствует усло- .

3

&4% ,д

г-, /.- /

NN

И.ч- ,

„,,п

-,, ,.-

l-j