УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ СВЧ-ГЕНЕРАТОРА Советский патент 2007 года по МПК H01J25/00 

Изобретение относится к области электронных приборов сверхвысокой частоты.

Преимущественная область использования - в механизмах перестройки частоты малогабаритных СВЧ-генераторов, например, магнетронов, работающих в нескольких 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" (М.: Иностранная литература, 1961 г., том 2, стр.119). Для перестройки частоты необходим внешний приводной механизм, преобразующий, например, вращательное 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 №3,441,795 от 29.04.69 г., кл. 315-39.61.

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 дипазоне 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 2 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 соответствующий средней частоте 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 шток, с одной из сторон входного вала предусмотрен фланец, торец которого со стороны корпуса выполнен наклонным и на нем по окружности расположены с возможностью осевого перемещения не менее двух упоров, взаимодействующих последовательно с расположенным в корпусе, подпружиненным и подвижным в осевом направлении толкателем, имеющем плоский торец со стороны упоров и коническую центральную часть, взаимодействующую со штоком, а на одном из торцев корпуса установлен механизм фиксации.

В качестве механизма фиксации может быть использован механизм, в котором на боковой поверхности выполнены не менее двух пазов, взаимодействующих последовательно с упругим стержнем, установленным на торцевой поверхности корпуса напротив фланца.

С той же целью ось конической центральной части толкателя наклонена на угол, равный половине угла конуса при вершине и обеспечивающий перпендикулярность образующей к оси штока.

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

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

Механизм состоит из корпуса 1, в котором установлен с возможностью вращения входной вал 2, имеющий с одной из сторон фланец 3. На торце фланца 3 расположены по окружности с возможностью осевого перемещения не менее двух упоров 4, выполненных, например, в виде винтов со скругленным торцем, обращенным в сторону корпуса 1. Упоры 4 при вращении входного вала 2 последовательно взаимодействуют с подвижным в осевом направлении толкателем 5, расположенным в корпусе 1 между входным валом 2 и штоком 6 и подпружиненным плоской пружиной 7, которая крепится к корпусу 1 с помощью винта 8. Толкатель 5 имеет центральную часть 9 в виде усеченного конуса, взаимодействующего со штоком 6, который в результате этого совершает возвратно-поступательное движение. Центральная часть 9 может быть выполнена также и в виде цилиндрического участка, имеющего на боковой поверхности наклонную лыску, взаимодействующую со штоком 6.

В качестве механизма фиксации может быть использован механизм, в котором на боковой поверхности фланца 3 выполнено не менее 2-х пазов 10 с наклонными боковыми поверхностями, которые при вращении входного вала 2 последовательно взаимодействуют с упругим стержнем 11, установленным на торцевой поверхности корпуса 1 напротив фланца 3. Гайка 12 через шайбу 13 ограничивает осевое перемещение входного вала 2 в корпусе 1.

Торец фланца 3, обращенный к корпусу 1, выполняется наклонным, что позволяет в процессе вращения входного вала 2 постепенно измерять положение опорного торца толкателя 5 и тем самым обеспечить плавный заход и сход упоров 4 с опорного торца толкателя 5. Опорный торец имеет заходной конус на периферии и плоскую поверхность в центре.

Механизм перестройки частоты может быть выполнен так, что ось центральной части толкателя 5, а также ось взаимодействующего упора 4, наклонены на угол, обеспечивающий перпендикулярность образующей конуса к оси штока и равной половине угла конуса при вершине. Такое положение обеспечивает контакт штока с конусом по линии, а не в точке. Если же центральную часть выполнить в виде цилиндра с наклонной лыской, то контакт штока будет происходить по плоскости (фиг.1-3).

Механизм в процессе перестройки частоты генерации работает следующим образом. Для перестройки частоты вращают входной вал 2 и упоры 4, расположенные на фланце 3, перемещают толкатель 5. В свою очередь толкатель 5 взаимодействует со штоком 6 и приводит его в возвратно-поступательное движение, в результате чего происходит изменение частоты генерации СВЧ-генератора. Ширина диапазона перестройки зависит от разницы в положении скругленного торца упоров 4 относительно друг друга, что в свою очередь, зависит от угла и длины конуса центральной части 9 толкателя 5.

В предложенном механизме регулировка положения диапазона перестройки совмещена с настройкой на заданную частоту и осуществляется путем осевого перемещения упора 4, выполненного, например, в виде винта, что приводит к перемещению конической центральной части 9 толкателя 5 относительно штока 6, вследствие чего шток 6 перемещается в осевом направлении и происходит смещение частоты генерации СВЧ-генератора. При достижении требуемой частоты производится жесткое закрепление, например, лазерной сваркой, упора 4 с фланцем 3. Для достижения другой требуемой частоты входной вал 2 поворачивается на заданный угол и новый упор 4, расположенный на фланце 3, вступает во взаимодействие с толкателем 5. Перемещая упор 4, настраивают на требуемую частоту и затем производят закрепление упора 4 с фланцем.

Престройка частоты в механизме осуществляется путем поворота входного вала 2 на заданный угол, в результате чего упругий стержень 11 заходит в паз 10, что и обеспечивает фиксацию входного вала 2. Данный механизм не предъявляет повышенных требований по точности фиксации входного вала 2 по углу, так как на опорном торце толкателя 5 предусмотрен плоский участок, в пределах которого может находиться точка контакта упора 4 с толкателем 5. Погрешности фиксации в этих пределах не сказываются на точности перестройки.

Преимущество предлагаемого механизма перестройки частоты СВЧ-генератора по сравнению с прототипом заключается в том, что служащие для регулировки положения диапазона перестройки входной вал с фланцем, на котором установлены подвижные в осевом направлении упоры, взаимодействующие с конусной центральной частью толкателя, 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 устройство для регулировки служит одновременно и для настройки значений требуемой частоты. Это обеспечивает возможность компенсации технологических погрешностей, 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 точности перестройки, так как на опорном торце толкателя предусмотрен плоский участок, в пределах которого может находиться точка контакта упора с толкателем, не вызывая при этом перемещение штока.

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

Изобретение относится к электронным приборам. Технический результат заключается в упрощении конструкции и повышении воспроизводимости фиксации частоты. Сущность изобретения состоит в том, что один из концов входного вала снабжен фланцем, на торце которого с возможностью осевого перемещения установлены не менее двух упоров, взаимодействующие последовательно с расположенным в корпусе подпружиненным и подвижным в осевом направлении толкателем, имеющим коническую центральную часть, взаимодействующую со штоком, при этом на одном их торцев корпуса установлен механизм фиксации. Кроме того, механизм фиксации может быть выполнен в виде упругого стержня с возможностью взаимодействия не менее чем с двумя пазами, выполненными на боковой поверхности фланца. Геометрическая ось толкателя может быть наклонена на угол, обеспечивающий перпендикулярность наклонной поверхности толкателя к оси взаимодействующего штока, при этом торец на упорах или на толкателе выполнен плоским и перпендикулярным к оси входного вала. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для перестройки частоты СВЧ-генератора, содержащее входной вал, размещенный в корпусе, и шток, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения воспроизводимости фиксации частоты, один из концов входного вала снабжен фланцем, на торце которого с возможностью осевого перемещения установлены не менее двух упоров, взаимодействующие последовательно с расположенным в корпусе, подпружиненным и подвижным в осевом направлении толкателем, имеющим коническую центральную часть, взаимодействующую со штоком, при этом на одном из торцев корпуса установлен механизм фиксации.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм фиксации выполнен в виде упругого стержня с возможностью взаимодействия с не менее чем двумя пазами, выполненными на боковой поверхности фланца.

3 Устройство по п.1, отличающееся тем, что, геометрическая ось толкателя наклонена на угол, обеспечивающий перпендикулярность наклонной поверхности толкателя к оси взаимодействующего штока, при этом торец на упорах или на толкателе выполнен плоским и перпендикулярным к оси входного вала.