УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ СВЧ-ГЕНЕРАТОРА Советский патент 2007 года по МПК H01J23/213 

Изобретение относится к области электронных приборов сверхвысокой частоты.

Преимущественная область использования - в механизмах перестройки частоты малогабаритных СВЧ-генераторов, например, магнетронах, работающих в нескольких определенных частотных каналах.

Аналогами изобретения являются механизмы перестройки частоты в магнетронах с механической перестройкой частоты генерации. Известны механизмы перестройки частоты магнетронов, у которых элемент, взаимодействующий с электромагнитным полем резонаторной системы и влияющий на частоту, укрепляется на подвижном штоке.

Такой механизм перестройки частоты в коаксиальном магнетроне описан в книге "Электронные сверхвысокочастотные приборы со скрещенными полями" (изд. М.: Иностранная литература, 1961 г., том 2, стр.119). Для перестройки частоты необходим внешний приводной механизм, преобразующий, например, вращательное движение, производимое электродвигателем или рукой оператора, в возвратно-поступательное движение штока. Приводной механизм может быть либо отдельным от магнетрона, либо встроенным в конструкцию магнетрона.

Применение внешнего приводного механизма создает трудности при использовании их в малогабаритных магнетронах, для которых предпочтителен механизм со встроенным приводом.

Прототипом изобретения и одновременно базовым объектом является механизм перестройки частоты в коаксиальном перестраиваемом по частоте магнетроне, содержащий эксцентриковый преобразователь вращательного движения входного вала в возвратно-поступательное движение органа перестройки. Описание такого механизма в магнетроне содержится в патенте США №3441795 от 29.04.69 кл.315-3961.

Механизм перестройки частоты магнетрона по названному патенту включает в себя устройство для быстрой перестройки в относительно узком диапазоне частот, составляющем часть полного рабочего диапазона магнетрона и устройство для медленной перестройки частоты во всем рабочем диапазоне магнетрона.

Устройство для быстрой перестройки включает в себя корпус и помещенный в нем входной вал, одна часть которого эксцентрична относительно геометрической оси вращения вала. На эксцентриковую часть входного вала посажены два подшипника. Наружные кольца подшипников охвачены общим хомутом, с которым жестко связан шток.

При вращении входного вала происходит возвратно-поступательное движение штока и поршня и соответствующая перестройка частоты. Вращение входного вала осуществляется электромотором. С входным валом связан сельсин-датчик, вырабатывающий электрический сигнал, зависящий от углового положения входного вала.

Устройство для медленной перестройки включает в себя червяк, связанный с червячным колесом, которое через резьбовую кинематическую пару связано с корпусом устройства для быстрой перестройки.

При вращении червяка происходит замедленное поступательное движение устройства быстрой перестройки вместе с поршнем и соответствующая медленная перестройка частоты. С корпусом устройства для быстрой перестройки частоты связан датчик положения, вырабатывающий электрический сигнал, зависящий от средней глубины погружения поршня в стабилизирующий резонатор и соответствующей средней частоты при быстрой перестройке.

Недостатком механизма перестройки частоты магнетрона по названному патенту является достаточно сложная конструкция и значительная суммарная масса и габариты подвижных элементов устройства регулировки положения диапазона перестройки.

Кроме того, для настройки магнетрона на определенные частоты необходимо либо контролировать генерируемую им частоту, либо измерять и сопоставлять сигналы, снимаемые с датчика углового положения входного вала и с датчика положения корпуса устройства быстрой перестройки, т.е. усложняется и удлиняется процесс перестройки.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции механизма перестройки частоты СВЧ-генератора и уменьшение его массы и габаритов, а также обеспечение фиксации частоты с высокой воспроизводимостью.

Указанная цель достигается тем, что в известном механизме перестройки частоты СВЧ-генератора, имеющем входной вал, размещенный в корпусе, и толкатель, на центральной части входного вала его оси установлены с возможностью осевого перемещения независимо друг от друга не менее двух вкладышей, имеющих поперечное сечение в виде кольцевого сектора с разной толщиной стенки, и боковую поверхность в форме усеченного конуса, взаимодействующую с толкателем, а на одном из концов входного вала установлен механизм фиксации.

В качестве механизма фиксации может быть использован механизм, в котором на конце входного вала перпендикулярно его оси установлен упругий стержень, взаимодействующий одним или двумя своими концами с расположенным на торце корпуса кольцевым выступом, имеющим не менее двух впадин.

Известных решений, содержащих сходные отличительные признаки, нами не обнаружено.

На фиг.1 представлен общий вид предложенного механизма перестройки частоты СВЧ-генератора в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид по стрелке Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.3; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.3.

Механизм состоит из корпуса 1, в котором установлен с возможностью вращения входной вал 2, имеющий центральную часть 3, например, в виде цилиндра. На его поверхности вдоль оси входного вала 2 расположены с возможностью осевого перемещения независимо друг от друга не менее двух вкладышей 4. Они имеют поперечное сечение в виде кольцевого сектора 5 с разной толщиной стенки, т.е. толщина стенки одного вкладыша 4 отличается от другого. Боковая поверхность вкладышей 4 - коническая и образована усеченным конусом. При этом больший диаметр усеченного конуса одного вкладыша 4 выполнен отличным от другого, что и обеспечивает разную толщину стенок вкладышей 4. Кроме этого, разную толщину стенок можно обеспечить и неодинаковым углом конуса вкладышей 4.

Вкладыши 4 своей внутренней цилиндрической поверхностью контактируют с центральной частью 3, а боковой конусной поверхностью взаимодействуют последовательно с толкателем 6, который перемещает шток (на чертеже не показан). Осевое перемещение вкладышей 4 относительно друг друга и центральной части 3 обеспечивается с помощью винтов 7 и шпилек 8, установленных на торце входного вала 2.

В качестве механизма фиксации может быть использован механизм, в котором на конце входного вала 2 предусмотрен периферийный участок 9, на боковой поверхности которого перпендикулярно его оси выполнено сквозное отверстие. В отверстие вставлен упругий стержень 10 и поджат винтом 11. Упругий стержень 10 одним или двумя своими концами 12 взаимодействует с кольцевым выступом 13, расположенным на торце корпуса 1 и имеющим в соответствующих местах не менее двух впадин 14. На верхнем торце корпуса 1 выполнены отверстия, которые закрыты винтами 15. Гайка 16 через шайбу 17 ограничивает осевое перемещение входного вала 2 в корпусе 1 (фиг.1-5).

Механизм в процессе перестройки частоты генерации работает следующим образом. Для перестройки частоты вращают входной вал 2, и толкатель 6 вместе со штоком совершает возвратно-поступательное движение, в результате чего происходит изменение частоты генерации СВЧ-генератора. Ширина диапазона перестройки зависит от разницы толщин стенок вкладышей 4.

Разная толщина стенок вкладышей 4 обеспечивает предварительную настройку, а окончательную регулировку положения диапазона перестройки частоты производят путем осевого перемещения вкладышей 4 относительно толкателя 6. При перемещении вкладышей 4, имеющих боковую коническую поверхность, изменяется расстояние от оси вращения входного вала 2 до точки контакта толкателя 6 с конической поверхностью вкладышей 4, вследствие чего шток перемещается в осевом направлении и происходит смещение частоты генерации СВЧ-генератора. При достижении требуемой частоты производится жесткое закрепление вкладыша 4 с помощью винта 7 и шпилек 8, а также путем лазерной сварки вкладыша 4 с входным валом 2, которая производится через отверстия в корпусе 1. Для достижения другой требуемой частоты входной вал 2 поворачивается на заданный угол, и новый вкладыш 4 с конической боковой поверхностью вступает во взаимодействие с толкателем 6. Перемещая в осевом направлении вкладыш 4, настраивают на требуемую частоту и затем производят закрепление вкладыша 4 с входным валом 2.

Перестройка частоты в механизме осуществляется путем поворота входного вала 2 на заданный угол, в результате чего концы упругого стержня 10 заходят во впадины 14, что и обеспечивает фиксацию входного вала 2. Точной фиксации входного вала 2 по углу в данном механизме не требуется, т.к. применение вкладыша 4 с поперечным сечением в виде кольцевого сектора 5 позволяет сохранять одинаковое расстояние от оси вращения входного вала 2 до точки контакта толкателя 6 с вкладышем 4 в пределах поворота механизма на угол, равный углу сектора 5. Для обеспечения плавного входа и выхода концов 12 упругого стержня 10 из впадин 14 их боковые плоскости выполняются наклонными.

Преимущество предлагаемого механизма перестройки частоты СВЧ-генератора по сравнению с прототипом заключается в том, что служащие для регулировки положения диапазона перестройки входной вал с расположенными на его центральной части вкладышами, выполненными с конусной боковой поверхностью, имеют более простую конструкцию и обладают значительно меньшей массой и размерами, чем используемое в прототипе для той же цели червячно-винтовое устройство. Еще одним преимуществом является то, что возможна настройка значений требуемых частот. Это обеспечивает возможность компенсации технологических погрешностей при изготовлении СВЧ-генератора, а также позволяет один СВЧ-генератор настраивать на разные комбинации частот.

Кроме этого, предлагаемый механизм перестройки частоты обеспечивает возможность переключения частот генерации СВЧ-генератора, например, магнетрона, с высокой воспроизводимостью частоты. Это обусловлено тем, что погрешности фиксации по углу не сказываются на точность перестройки, т.к. в пределах поворота механизма на угол, равный углу кольцевого сектора вкладыша, сохраняется одинаковое расстояние от оси вращения входного вала до точки контакта толкателя с вкладышем.

Предлагаемый механизм перестройки частоты может быть использован в малогабаритных СВЧ-генераторах, например, магнетронах.

Изобретение относится к электронным приборам. Технический результат заключается в упрощении конструкции, уменьшении массы и габаритов и в повышении надежности фиксации частоты. Сущность изобретения состоит в том, что узел регулировки, соединенный с толкателем, выполнен в виде набора из не менее чем двух вкладышей с формой поперечного сечения каждого в виде кольцевого сектора и внешней боковой поверхностью в виде усеченного конуса, установленных с возможностью автономного осевого перемещения, при этом вкладыши выполнены с разной толщиной стенки в одном и том же поперечном сечении, а на одном из концов вала установлен узел фиксации. Кроме того, в качестве узла фиксации использован упругий стержень, размещенный перпендикулярно оси вала с возможностью взаимодействия с фиксирующими углублениями кольцевого выступа, выполненного на корпусе соосно валу. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для перестройки частоты СВЧ-генератора, содержащее установленный в корпусе вал, на котором размещен узел регулировки, соединенный с толкателем, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения массы и габаритов и повышения надежности фиксации частоты, узел регулировки выполнен в виде набора из не менее чем двух вкладышей с формой поперечного сечения каждого в виде кольцевого сектора и внешней боковой поверхностью в виде усеченного конуса, установленных с возможностью автономного осевого перемещения, при этом вкладыши выполнены с разной толщиной стенки в одном и том же поперечном сечении, а на одном из концов вала установлен узел фиксации.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве узла фиксации использован упругий стержень, размещенный перпендикулярно оси вала с возможностью взаимодействия с фиксирующими углублениями кольцевого выступа, выполненного на корпусе соосно валу.