ШИРОКОДИАПАЗОННЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ КОНТУР Советский патент 2006 года по МПК H01P7/08 

Изобретение относится к широкодиапазонным, механически перестраиваемым резонансным контурам и может быть использовано при конструировании и изготовлении различной радиотехнической аппаратуры, в которой применяется перестройка по частоте, например, при разработке перестраиваемых по частоте генераторов на диодах Ганна.

В настоящее время в различных радиотехнических устройствах широко используются перестраиваемые по частоте резонансные контуры. Для увеличения их добротности, особенно в СВЧ-диапазоне, применяются контуры на отрезках линий с распределенными параметрами. Перестройка по частоте в широких пределах таких контуров осуществляется изменением их физической длины с помощью закорачивающих перемычек контактного типа. Применение закорачивающих перемычек неконтактного типа, внесение различного рода реактивностей в резонансный контур, изменение волнового сопротивления отрезка линии, образующей контур и т.д., позволяют получить перестройку в сравнительно небольших пределах (см, напр. С.Н.Тереньтьев и В.Ф.Картавых. "Триодные передатчики дециметровых волн", 1967, Киев, стр.65-75, 75-106).

В известных конструкциях перестраиваемых резонансных контуров на отрезках линий с распределенными постоянными контакт закорачивающей перемычки с проводниками линии осуществляется с помощью пружин или пружинящих ламелей в двух местах: между одним из проводников линии и перемычкой и между перемычкой и другим проводником. Такие конструкции обладают следующими недостатками:

1. Для обеспечения хорошего электрического контакта закорачивающая перемычка должна оказывать значительное давление на поверхности проводников линии, образующей резонансный контур; возникающее при перестройках значительное трение приводит к быстрому износу поверхностей проводников и пружинящих контактов перемычки.

2. При перемещении коротко замыкающей перемычки контактное сопротивление между перемычкой и поверхностями проводников подвержено не поддающимся учету изменениям, что особенно заметно при значительном механическом износе. Изменение контактного сопротивления при настройке изменяет, в свою очередь, выходную мощность генератора, а в приемниках вызывает появление характерного "контактного" шума.

3. Из-за непостоянного по величине трения короткозамыкающей перемычки о проводники линии, контакт, как правило, становится "прыгающим", вследствие чего плавная перестройка контура затрудняется.

4. При значительных мощностях генератора происходит перегрев отдельных мест трущихся контактных поверхностей, обладающих относительно большим сопротивлением, что приводит к усиленному износу, а в более тяжелых случаях - к привариванию контактирующих поверхностей и невозможности осуществления перестройки.

Кроме перечисленных недостатков, характеризующих невысокую эксплуатационную надежность перестраиваемых механически контуров, по литературным данным (см. напр. Д.П.Линде "Основы расчета ламповых генераторов СВЧ", 1959, стр.272, ГЭИ, М.-Л.), собственные потери контура, определяющие важнейший его параметр - добротность, в основном, обусловлены переходным сопротивлением между скользящими контактами и проводниками линии, образующей резонансный контур. Так как создать скользящий контакт с малым и постоянным при эксплуатации переходным сопротивлением затруднительно, добротность таких перестраиваемых по частоте резонансных контуров получается сравнительно небольшой.

Таким образом, известные конструкции перестраиваемых контуров на отрезках линий с распределенными постоянными, с одной стороны, имеют низкую эксплуатационную надежность и, с другой стороны, не позволяют получить высокой добротности.

Целью настоящего изобретения является улучшение эксплуатационной надежности и повышение добротности широкодиапазонного, перестраиваемого по частоте резонансного контура.

Согласно изобретению поставленная цель достигается путем применения несимметричной, полосковой линии, у которой закорачивающая перемычка неподвижно укреплена на заземленной пластине. Для улучшения электрического контакта и уменьшения потерь высокочастотной энергии место крепления пропаивается или в этом месте производится сварка. Перестройка контура по частоте осуществляется передвижением заземленной пластины вместе с закорачивающей перемычкой относительно полоска. Это дало возможность повысить эксплуатационную надежность контура и повысить его добротность. Кроме того, применение резонансного контура такой конструкции позволяет уменьшить его вес и габариты, что особенно важно для бортовой аппаратуры. Еще одно преимущество предлагаемой конструкции заключается в легкости осуществления индуктивной связи контура с нагрузкой, так как в данном случае элемент связи передвигается вместе с закорачивающей перемычкой, что позволяет расширить диапазон перестройки.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1а, б схематически изображен известный, механически перестраиваемый по частоте резонансный контур.

На фиг.2а и б - предлагаемый широкодиапазонный, механически перестраиваемый по частоте резонансный контур.

На фиг.3а, б в увеличенном масштабе показана короткозамыкающая перемычка для известного и предлагаемого контуров.

Как показано на фиг.1а, известный, механически перестраиваемый резонансный контур, образованный отрезком симметричной полосковой линии с распределенными постоянными, перестраивается по частоте с помощью короткозамыкающей перемычки 1. Линия образована двумя заземленными пластинами 2 и полоскам 3, который поддерживается двумя диэлектрическими опорами из высокочастотного диэлектрика 4. Связь контура с нагрузкой осуществляется с помощью переменной емкости связи 5, расположенной вблизи разомкнутого конца линии. Короткозамыкающая перемычка 1 передвигается с помощью тяги 6. В положении короткозамыкающей перемычки 1 контур будет настроен на минимальную частоту диапазона; в положении короткозамыкающей перемычки 1', контур будет настроен на максимальную частоту диапазона. Перемычка 1 замыкает полосок 3 с земляными пластинами 2 с помощью пружинных ламелей 11. При этом в точках 7, 8 и 9, 10 образуется скользящий контакт с соответствующим переходным сопротивлением, значительная и непостоянная в процессе эксплуатации величина которого, снижает надежность и уменьшает добротность контура. На фиг.1б дан разрез известной конструкции по линии АА.

Предлагаемый широкодиапазонный, механически перестраиваемый по частоте резонансный контур, изображенный на фиг.2а, б, состоит из отрезка несимметричной полосковой линии, которая, в свою очередь, состоит из заземленной пластины 1, полоска 2, экрана 3 и короткозамыкающей перемычки 4. Полосок крепится к экрану с помощью диэлектрической подставки 7. Связь контура с нагрузкой осуществляется с помощью петли связи 6. Перестройка контура по частоте осуществляется перемещением заземленной пластины 1, с неподвижно укрепленной на ней закорачивающей перемычкой 4, относительно полоска 2. Перемычка 4 замыкает полосок 2 с заземленной пластиной 1, через пружинные ламели 5. В точке 8 короткозамыкающая перемычка припаивается или приваривается к заземленной пластине. При этом только в точке 9 образуется скользящий контакт. За счет уменьшения мест скольжения, по сравнению с известной конструкцией, повышается надежность работы и увеличивается добротность контура. Фиг.2а соответствует минимальной частоте настройки; фиг.2б соответствует максимальной частоте настройки. Петля связи 6 передвигается вместе с заземленной пластиной 1, что позволяет производить настройку одной ручкой. В предлагаемой конструкции за счет отсутствия крепящих элементов между полоском 2 и заземленной пластиной 1, а также потому, что элемент связи 6 не мешает передвижению короткозамыкающей перемычки 4 расширяется диапазон перестройки в сторону высоких частот, так как при этом физическую длину линии можно получить минимальной.

На фиг.3а более детально изображена короткозамыкающая перемычка для известной конструкции перестраиваемого по частоте резонансного контура, где заземленная пластина 3 соединена с полоском 2 через короткозамыкающую перемычку 1, имеющую пружинные ламели 4. Стрелками указан путь тока I, который течет по контуру АБВГ и по контуру ДЕЖК.

На фиг.3б более детально представлена короткозамыкающая перемычка для предлагаемого широкодиапазонного, перестраиваемого по частоте резонансного контура, где заземленная пластина 1 соединяется с полоском 2 через короткозамыкающую перемычку 4, имеющую пружинящие ламели 5; полосок закрывается экраном 3. Стрелками указан путь тока I, который течет по контуру АБВГ.

Описанный резонансный контур, фиг.2а,б, перестраивается по частоте перемещением заземленной пластины 1 совместно с неподвижно закрепленной на ней короткозамыкающей перемычкой 4 и петлей связи с нагрузкой - 6, относительно неподвижного полоска 2. При этом изменяется физическая длина линии и, соответственно, резонансная частота, на которую настроен контур. Причем меньшим длинам линии соответствует более высокая частота настройки, а большим длинам - меньшая частота.

Как видно из фиг.3а, в старой конструкции контура - контурный ток I протекает через скользящие контакты дважды: в точках Б(Е) и В(Ж). При этом стабильность работы, надежность и добротность контура обусловлена двумя группами пружинящих ламелей и, соответственно, двумя последовательно соединенными переходными сопротивлениями, которые довольно велики и в процессе эксплуатации контура могут изменять свою величину. Это приведет к потере стабильности и уменьшению добротности.

На фиг.3б показана часть предлагаемого перестраиваемого по частоте контура. Как видно из фиг.3б, контурный ток I протекает через скользящие контакты один раз - в точке В. При этом стабильность работы, надежность и добротность контура обусловлены одной группой пружинящих ламелей и, соответственно, одним переходным сопротивлением. Второй контакт в точке Б за счет пайки или сварки имеет пренебрежимо малую величину. Это позволяет повысить стабильность работы и увеличить добротность контура.

Проведенные испытания показали, что контур допускает большое количество перестроек без ухудшения своих характеристик и позволяет получить трехкратную (по основному тону) перестройку по частоте. Например, от 560 до 1080 МГц.

Изобретение относится к широкодиапазонным, механически перестраиваемым резонансным контурам и может быть использовано при конструировании и изготовлении различной радиотехнической аппаратуры, в которой применяется перестройка по частоте. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационной надежности и повышении добротности широкодиапазонного, перестраиваемого по частоте резонансного контура. Для этого устройство содержит короткозамыкающую перемычку, служащую для перестройки контура, при этом она жестко, например, пайкой или сваркой, укреплена на заземленной пластине полосковой линии. 3 ил.

Широкодиапазонный резонансный контур, выполненный в виде отрезка симметричной полосковой линии с распределенными параметрами, снабженный скользящей по центральному полоску линии короткозамыкающей перемычкой, служащей для перестройки контура, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и добротности контура, упомянутая короткозамыкающая перемычка жестко, например пайкой или сваркой, укреплена на заземленной пластине полосковой линии.