МЕХАНИЗМ 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 электронным 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. "Иностранная литература", Москва, 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 №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 эксцентриковый вал, одна часть которого эксцентрична относительно геометрической оси вращения вала. На эксцентриковую часть эксцентрикового вала насажены два подшипника. Наружные кольца подшипников охвачены общим хомутом, с которым жестко связан шток.

При вращении эксцентрикового вала происходит возвратно-поступательное движение штока и поршня и соответствующая перестройка частоты.

Вращение эксцентрикового вала осуществляется электромотором. С эксцентриковым валом связан сельсин-датчик, вырабатывающий электрический сигнал, зависящий от углового положения эксцентрикового 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 поршнем 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 эксцентрикового вала и с датчика положения корпуса устройства быстрой перестройки, т.е. усложняется и удлиняется процесс перестройки.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции, уменьшение массы и габаритов, упрощение и ускорение перестройки, обеспечение автоматической фиксации с высокой воспроизводимостью.

Указанная цель достигается тем, что в известном механизме перестройки частоты СВЧ генератора с устройством регулировки положения диапазона перестройки, имеющем эксцентриковый вал, размещенный в корпусе, и толкатель, на эксцентриковом валу предусмотрен фланец, на торцевой поверхности которого выполнен фиксирующий элемент, взаимодействующий последовательно, по крайней мере, с двумя фиксаторами, расположенными с возможностью вращения в планке, установленной напротив фланца, подвижной в осевом направлении и жестко связанной с двумя подпружиненными направляющими стержнями, размешанными на периферийной части корпуса вдоль оси эксцентрикового вала, а между толкателем и эксцентриковой частью эксцентрикового вала установлена с возможностью перемещения относительно их и взаимодействующая с ними упругая пластина переменной толщины.

С этой целью фиксирующий элемент выполнен в виде паза и расположен в радиальном направлении, а на торце фиксатора, обращенном к фланцу, предусмотрен выступ, эксцентрично расположенный относительно оси вращения фиксатора.

С этой же целью фиксирующий элемент выполнен в виде выступа, а на торце фиксатора, обращенном к фланцу, предусмотрен паз в радиальном направлении.

Кроме этого, с целью обеспечения фиксации частоты с высокой воспроизводимостью, планка жестко связана с дополнительно установленным с возможностью осевого перемещения стержнем, расположенным в отверстии, выполненном в эксцентриковом валу вдоль его оси.

Известных технических 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 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.3; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.3; на фиг.6 - механизм с фиксирующим элементом, выполненном в виде выступа; на фиг.7 - механизм, обеспечивающий фиксацию с высокой воспроизводимостью в разрезе; на фиг.8 - разрез Д-Д на фиг.7;на фиг.9 - разрез Е-Е на фиг.8; на фиг.10 - разрез Ж-Ж на фиг.8.

Механизм состоит из корпуса 1, в котором расположен с возможностью движения эксцентриковый вал 2 с фланцем 3. Со стороны фланца 3 установлена подвижная в осевом направление планка 4, жестко связанная с двумя направляющими стержнями 5, расположенными на периферийной части корпуса 1 параллельно оси эксцентрикового вала 2 и подпружиненными пружинами 6, которые поджаты гайками 7. В планке 4 выполнены, по крайней мере, 2 отверстия, в которых установлены с возможностью вращения фиксаторы 8. На торцах фиксаторов 8, обращенных к фланцу 3, выполнены, например, выступы 9, имеющие, например, коническую форму и расположенные эксцентрично относительно оси вращения фиксаторов 8. Выступы 9 последовательно взаимодействуют с фиксирующим элементом, например, пазом 10, имеющим в сечении форму, например, трапеции и выполненным на торце фланца 3 в радиальном направлении. На торце фланца 3 напротив паза 10 предусмотрено освобождение 11, в котором расположен выступ 9, не контактирующий в данный момент с пазом 10. Гайка 12 и шайба 13 установлены на эксцентриковом валу 2 со стороны, противоположной фланцу 3. В корпусе 1 между эксцентриковой частью эксцентрикового вала 2 и толкателем 14 установлена упругая пластина 15 переменной толщины.

Она взаимодействует с ними и имеет возможность перемещения относительно их. Пластина 15 с помощью заклепок 16 прикреплена к цилиндрическому стержню 17 с фланцем 18. Стержень 17 установлен в отверстии корпуса 1 и прикреплен к нему выступами 19, расположенными на фланце 18. На нем расположены также упорные винты 20 с гайками 21 (фиг.1-5).

В варианте механизма фиксирующий элемент выполнен в виде выступа 9, который взаимодействует последовательно с пазом 10, предусмотренным на торце фиксатора 8. Паз 10 выполнен в радиальном направлении на торце фиксатора 8, обращен к фланцу 3 (фиг.6).

Механизм, обеспечивающий фиксацию с высокой воспроизводимостью, имеет конструкцию, аналогичную приведенной выше, за исключением того, что в ней дополнительно установлен с возможностью осевого перемещения стержень 22. Он жестко связан с планкой 4 и расположен в отверстии, выполненном в эксцентриковом вале 2 вдоль его оси (фиг.7-10).

Механизм в процессе перестройки частоты генерации работает следующим образом. Для перестройки частоты вращают эксцентриковый вал 2, и толкатель 14 вместе со штоком (на чертеже не показан) совершает возвратно-поступательное движение, в результате чего происходит изменение частоты генерации СВЧ генератора. Ширина диапазона перестройки зависит от эксцентриситета эксцентрикового вала 2.

Для регулировки положения диапазона перестройки частоты перемещают упругую пластину 15. При этом вследствие переменной толщины пластины 15, происходит осевое перемещение штока и соответствующее смещение диапазона частоты СВЧ генератора. Максимальная величина этого смещения зависит от разницы между максимальной и минимальной толщинами пластины 15 при ее перемещении относительно эксцентрикового вала 2 и толкателя 14. Для обеспечения выполнения операции регулировки производят перемещение и фиксацию пластины 15, прикрепленной к стержню 17, с помощью винтов 19, 20 и гаек 21, установленных на фланце 18.

Настройку на заданную частоту осуществляют путем вращения фиксаторов 8 в отверстиях планки 4. При вращении фиксаторов 8 выступы 9 или пазы 10 взаимодействуют соответственно с пазом 10 или выступом 9 и изменяют угловое положение эксцентрикового вала 2. Вследствии этого толкатель 14 и шток перемещаются в осевом направлении и происходит смещение частоты генерации СВЧ генератора. При достижении требуемой частоты производят жесткое закрепление, например, лазерной сваркой и стопорным винтом фиксатора 8 в планке 4. Для достижения другой требуемой частоты эксцентриковый вал 2 поворачивают на заданный угол. В начале поворота наклонная плоскость паза 10 или конусный выступ 9 действуют, соответственно, на конусный выступ 9 или наклонную плоскость паза 10, вследствие чего планка 4 перемещается в осевом направлении и выступ 9 выходит из паза 10. В конце поворота выступ 9 или паз 10 нового фиксатора 8 вступают во взаимодействие, соответственно, с пазом 10 или выступом 9. Вращая фиксатор 8, настраивают на требуемую частоту и затем производят закрепление фиксатора 8 в планке 4.

Перестройка частоты в механизме осуществляется путем поворота эксцентрикового вала 2, в результате чего паз 10 или выступ 9 последовательно вступают во взаимодействие соответственно с выступами 9 или пазами 10 фиксаторов 8, установленных в планке 4, подвижной в осевом направлении. Для переключения механизма на заданную частоту достаточно установить эксцентриковый вал 2 приблизительно в требуемое положение, после чего автоматически происходит доворачивание его до требуемого углового положения и фиксация в этом положении. Автоматическое доворачивание и фиксация эксцентрикового вала 2 являются следствием захода конусных выступов 9 в паз 10, имеющий наклонные боковые поверхности.

Для обеспечения фиксаций с высокой воспроизводимостью выступ 9 выполняется с малым углом конуса, а паз 10 с соответствующим ему углом наклона боковых поверхностей. Выводится выступ 9 из паза 10 с помощью стержня 22, который перемещается в осевом направлении вместе с планкой 4 при входе ключа (отвертки) в паз, выполненный на торце эксцентрикового вала 2 с противоположной фланцу 3 стороны.

Преимущество предлагаемого механизма перестройки частоты СВЧ генератора по сравнению с прототипом заключается в том, что служащая для регулировки положения диапазона перестройки упругая пластина переменной толщины имеет более простую конструкцию и обладает 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 технических 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. При этом в процессе эксплуатации для точной перестройки СВЧ генератора при переключениях на заданные частоты не требуется измерения частоты, также не требуется точного определения углового положения эксцентрикового вала. При установке эксцентрикового вала приблизительно в положение, соответствующее требуемой частоте, автоматически происходит его доворачивание и фиксация в требуемом положении.

Предлагаемый механизм перестройки частоты может использоваться в малогабаритных СВЧ генераторах, например, в магнетронах.

Изобретение относится к области электронных приборов сверхвысокой частоты. Техническим результатом является упрощение конструкции и улучшение массогабаритных характеристик. Устройство содержит эксцентриковый вал, размещенный в корпусе и соединенный эксцентриковой частью с толкателем. На торце эксцентрикового вала закреплен фланец, на торцевой поверхности которого выполнены фиксирующие пазы и углубления для размещения конусных фиксаторов. Каждый фиксатор эксцентрично соединен с цилиндром, установленным с возможностью поворота в подпружиненной планке, размещенной параллельно фланцу, и выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси эксцентрикового вала. Эксцентриковая часть вала соединена с толкателем через клин, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в плоскости, касательной к эксцентриковой части вала. 10 ил.

Механизм перестройки частоты СВЧ генератора, содержащий эксцентриковый вал, размещенный в корпусе и соединенный эксцентриковой частью с толкателем, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и улучшения массогабаритных характеристик, на торце эксцентрикового вала закреплен фланец, на торцевой поверхности которого выполнены фиксирующие пазы и углубления для размещения конусных фиксаторов, каждый из которых эксцентрично соединен с цилиндром, установленным с возможностью поворота в подпружиненной планке, размещенной параллельно фланцу и выполненной с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси эксцентрикового вала, эксцентриковая часть которого соединена с толкателем через клин, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в плоскости, касательной к эксцентриковой части вала.