Поворотное волноводное соединение Советский патент 1993 года по МПК H01P1/06 

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в радиолокационных станциях, когда необходимо с малыми потерями- передать высокочастотный сигнал от неподвижной линии передачи к подвижной, поворачивающейся относительно неподвижной в двух взаимно перпендикулярных направлениях. .

Известны гибкие ВОЛНОЁОДЫ с гладкой или гофрированной поверхностью, которые применяются для упрощения монтажа длинных фидерных линий с большим количеством фланцев. Но использовать их в поворотных устройствах РЛС не представляется возможным из-за больших изгибающих моментов, возникающих при повороте выходной части тракта относительно входной,

Известно поворотное соединение. В его состав вхЪдят входной и выходной высокочастотные тракты, включающие в себя отрезки регулярного волновода и конические рупоры, соединенные встык, в раскрывах которых размещены диэлектрические линзы, выравнивающие сферический фронт. Конические рупоры помещены в подшипник, в котором они вращаются относительно своей продольной оси относительно друг друга. Основным недостатком подобной койструкции является невозможность поворота выходного тракта относительно оси входного тракта в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Прототипом изобретения является подвижное волноводноесоединение, в котором вместо обычного дросселя использован ра: диальный. Подвижные концы волновода имеют фланец, наружная поверхность которого обладает сферической формой. Фланец входит.в корпус такой же формы. Внутренний фланец соединен наружным сцеплением с другим шаровым соединением, которое образует опору для всего узла, удерживая оба волновода в определенном положении относительно друг друга, Поскольку эта сферическая поверхность является опорным подшипником, то внутренний фланец не соприкасается с дросселем. К недостатку прототипа надо отнести большие собственные потери при работе в широкой полосе рабочих частот и при больших углах поворота выходного высокочастотного тракта относительно входного, что определяется наличием дросселя на одном из фланцев.

Целью изобретения является уменьшение собственных потерь и увеличение углов поворота выходного высокочастотного тракта относительно входного.

Поставленная цель достигается тем, что в поворотном волноводном соединении, содержащем два отрезка волновода, закрепленных с зазором в шарнирном

соединении, отрезки волновода.выполнены желобковыми, шарнирное соединение выполнено в виде карданового подвеса, отрез- ки желобкового волновода расположены симметрично относительно центра углового

0 перемещения карданового подвеса, а смеж- . ные торцы отрезков желобкового волновода имеют форму концентрических сферических поверхностей.

Сущность изобретения состоит в следу5 ющем. Предложенная конструкция использует свойство желобкового волновода, основанное на том, что в желобковом волноводе составляющие поля, связанные с продольными токами, весьма, малы,

0 Следовательно, неплотный контакт между двумя отрезками желобкового волновода или даже разнесение их на небольшое расстояние друг от друга не приводит к большим потерям КВЧ-энергии. Конкретная величина

5 зазора между торцами волноводов определяется поперечными размерами и требуемыми углами поворотов (при отсутствии контакта между торцами волноводов). Расстояние между торцами волноводов больше 2 мм не0 желательно, так. как при этом потери перехода становятся уже весьма значительными. При повороте торцов волноводов относительно друг друга щель с одного края уменьшается, а с другого увеличивается, При этом

5 потери на излучение увеличиваются.

Уменьшить потери на излучение из места стыка можно, если сделать один торец желобкового волновода выпуклым, а другой - вогнутым, например, в виде сферы, и

0 центр прокачки в этом случае уже не располагается между торцами желобкового волновода, а совмещен с центром сферы. Тогда . при поворотах при достаточно большом диапазоне углов входного и выходного трактов

5 относительно друг друга размер щели не будет меняться, а значили собственные потери будут меняться в меньших пределах. Широкополосность устройства обеспечивается тем, что в качестве волноведущего фи0 дерного тракта выбран широкополосный желобковый волновод.

На фиг. 1 изображено устройство для передачи СВЧ-энергии через поворотное соединение.

5 Поворотное волноводное соединение содержит.кардаиовый подвес с внутренней рамкой 1, средней 2, внешней 3, в которых размещены входной отрезок желобкового волновода 4 и выходной отрезок желобкового волновода 5.

Для экспериментальной проверки был изготовлен макет. В качестве узла использовали кардановый подвес с внутренней рамкой диаметром 9 мм, внешней рамкой диаметром 20 мм. Входной тракт состоял из перехода стандартного прямоугольного волновода сечением 2,4x1,2 мм2 на желоб- ковый волновод длиной 35 мм и с потерями 0,35 дБ и отрезка регулярного желобкового волновода длиной 30 мм. Выходной тракт состоял из такого же отрезка регулярного желобкового волновода и перехода с желобкового волновода на стандартный прямоугольный волновод. Торцы входного и выходного тракта были разнесены на 1,2 мм (по 0,6 мм от центра прокачки карданового подвеса), что позволило поворачивать их относительно друг друга на ± 15°. При соос- ном расположении трактов затухание в этом устройстве составило 1,5дБ. При повороте одного тракта относительно другого потери увеличиваются и при достижении.уг- ла 15° составляют 2,3 дБ. КСВН при этом тоже увеличивается до 1,8. Эти значения потерь и КСВН сохраняются во всей полосе частот стандартного прямоугольного волновода, которая составляет примерно 40%. Следует отметить, что изгибающий момент такой гибкой фидерной линии равен нулю, так как входной и выходной тракты при поворотах относительно друг друга не соприкасаются. Прототип п-озволяет поворачивать выходной тракт только в секторе углов 10°. Кроме того, из-за наличия дроссельного соединения характеристики имеют резонансный характер, и полоса ра0

5

бочих частот составляет всего несколько процентов. Собственные потери в прототипе не указаны, но известно, что продольные токи, а значили собственные потери, в прямоугольном волноводе существенно больше, чем в желобковом.

Таким образом, предложенная конструкция позволяет получить высокочастотный тракт с малыми вносимыми потерями при повороте выходного тракта относительно входного в двух взаимно перпендикулярных направлениях на ±. 15°. Для поворотов на большие углы торцы высокочастотных трактов необходимо разнести на большие расстояния, что приводит к значительному увеличению потерь (3 дБ). Это становится неприемлемым для многих применений.

Формула изобретения

1. Поворотное волноводное соединение, содержащее два отрезка волновода, за- крепленных с зазором в шарнирном соединении, отличающееся тем, что, с целью снижения потерь и увеличения угла

поворота, отрезки волновода выполнены желобковыми, шарнирное соединение выполнено в виде карданового подвеса, а отрезки желобкового волновода расположены в виде карданового подвеса, а отрезки желобкового волновода расположены симметрично относительно центра углового перемещения карданового подвеса,

2. Соединение поп.1,отличающее- с я тем, что смежные торцы отрезков желобкового волновода имеют форму концентрических сферических поверхностей.

Изобретение относится к устройствам СВЧ и может быть использовано для передачи энергии между участками волноводно- го тракта, требующими относительного углового перемещения. Целью изобретения является уменьшение потерь и увеличение угла поворота. Шарнирное волноводноё соединение содержит два отрезка желобково- го волновода 4 и 5, установленных с зазор.ом в кардановом подвесе 2. Отрезки желобко- вого волновода 4 и 5 расположены симметрично относительно центра углового перемещения карданоаого подвеса 2, 1 з.п. ф-лы. 1 ил.