Диссипатор Советский патент 1979 года по МПК H01P1/26 

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в устройствах для поглощения высокочастотной мощности радиопередающих уст- с ройств и различных устройств измери- тельной техники СВЧ диапазона.

Известны широкоплосные нагрузки СВЧ, .выполненные в виде сочетания резис- -JQ тивных элементов и компенсирующего трансформатора.

Наиболее близким к данному техническим решением является широкополосная нагрузка СВЧ, состоящая из тонко-jг пленочного ци.пиндрического резистора и коаксиального с ним компенсирующего -ступенчатого трансформатора, коротко- . замкнутого с одной стороны и разомкнутого с другой.20

Диапазсэн согласования этой нагрузки ограничен.верхней частотой, при которой геометрическая длина С резистивной пленки резистора, равная длине компенсирующего трансформатора, не .25 превышает fc 0,4бЛ.

в связи с этим предельная рабочая частота нагрузки при коэффциенте бегу щей волны КБВ.0,9 определяется соотношением Л 2,2. 30

Здесь Я- минимальная длина волны.

Следовательно, чем длиннее резисто тем уже частотный диапазон, в котором обеспечивается требуемое согласование Так, для нагрузок большой мощности (50 кВт и больше), имеющих большую длину резистивной пленки (около 50см) предельная рабочая частота не(превышает 300 МГц, а при КБВ 0,98-150 МГц.

В результате реализация широкополосной нагрузки, например, мощностью 50 кВт для частот выше 300 МГц и получение прецизионного согласования на частотах вЕлше 150, МГц.оказывается невозможным. Это вынуждает на более высоких частотах снижать величину рассеиваемой высокочастотной мощности и применять нагрузки меньшей мощности. Так, например, на частотах до 500 МГц предельная рассеиваемая нагрузкой мощность не превышает 20 кВт (при КБВ 0,9).

Цель изобретения - увеличение рассеиваемой мощности.

С этой целью компенсирующий трансформатор выполнен из трех ступеней, причем длина каждой ступени, считая от короткозамкнутой, составляет соответственно О, 27-0, 288 ; 0,36-0,44 и 0., 29-0, 31.7° длины резистивного слоя режстора, а волновые сопротивления этих ступеней выбраны из условия 1 6,398-8,55 j 21,936-,05 . R VU I i09--(,13676 гед R - сопротивление резистора, На фиг. 1 изображена предлагаемая широкополосная нагрузка СВЧ; на фиг. 2 - сравнительные частотные характеристики предлагаемой и известной нагрузки . Предлагаемая нагрузка СВЧ, связан ная с питакицим фидером основной пере дающей лрнии 1, состоит из тонкопленочного цилиндрического резистора 2 коаксиального с ним кетлпенсирующего трансформатора 3, имеющего коротко1рамкнутук1 4, среднюю 5 и разомкнутую б ступени. Широкополосная нагрузка СВЧ дейст вует следующим образом. Известно, что согласование тонкопленочного цилиндрического резистора 2 с основной передающей линией 1 существенно определяется конструкцией окружающего его металлического экрана- - компенсирующего-трансформатора 3.Для мощных нагрузок применяют исключительно ступенчатый кoмпeнcиps oщи трансформатор, позволяющий наиболее удачно сочетать систему согласования с принудительным теплоотводом от поглощгиощего слоя путем водяного или воздушного охлаждения. В качестве параметра, характеризу щего частотный диапазон СВЧ нагрузки обычно берут отношение длины резисти ной пленки & резистора к длине волны Л. . Чем больше это отношение при минимально допустимом значении КБВ, те больший частотный диапазон имеет СВЧ нагрузка. Причем, чем длиннее резист тем больа.ую мощность он мсжет рассея Диапазон СВЧ нагрузки существенно зависит от числа ступеней компенсиру .щего трансформатора. Трехступенчатый компенсирующий трансформатор в отличие от двухступенчатого имеет пять независимых параметров согласования. В качестве этих параметров принят a., «,.,-«.c,,M)i JR R ч )(/| 2 ЗЧ2) Vj где WQ - волновое сопротивление пита ющего фидера; R - сопротивление резистора 2,равное WQ; W, - волновое сопротивлениекорот козамкнутой ступени 4; W,j - волновое сопротивление средней ступени 5 Wj - волновое сопротивление разомкнутой ступени 6; If - длина ступени 4 ; I - длина резистивной пленки резистора 2; t. длина ступени 5; Е„ - длина ступени 6. Ниже приводятся варианты з-начений параметров согласования, которые были получены в результате анализа и синтеза входного импеданса короткозамкнутой коаксиальной линии с потерями. Для настройки и регулировки, например телевизионных-радиопередатчиков, для обеспечения надлежащей работы уравнительных мостов и мостов сложения мощностей,фильтров гармоник, разделительных фильтров,.для балластирования входа модулируемых каскадов и т.д., а также для различных контрольно-измерительных целей применяют СВЧ нагрузки с двумя уровнями согласования, а именно КБВ 0,9 и КБВ 0,98-0,99. Для предложенной конструкции найдены варианты решений, обеспечивающие указанные уровни. . Если длина средней ступени 5 взята в пределах а 0,366-0,392, а ступеней 0,317-0,304 при уменьшении волновых сопротивлений ступеней 4,5 и 6 относительно волнового сопротивления питающего фидера и номинала сопротивления резистора 2 до величин2 1,. то КБВ будет выше 0,9 во всем диапазоне от нулевой частоты вплоть до максимальной частоты, при которой 0,87 - 0,92. Один из вариантов этого случая дан на фиг. 2, кривая I (а/) а 0,317, а2,, h.j 6,398, h 1,9622, h 1 13676).Таким образом, предложенная нагрузка СВЧ позволяет расширить верхнюю : раницу рабочего диапазона 20 кВт в 2 раза по сравнению с прототипом, доведя ее до 1000 МГц, и увеличить предельную рассеиваемую мощность при частоте 500 МГц в 2 5раза доведя ее до 50 кВт (предельная частота 50 кВт СВЧ нагрузки - 600 МГц). Для прецизионных- широкополосных нагрузок СВЧ, когда КБВ должен быть ввцие 0,98, длины ступеней 4, 5 и 6 следует брать разными и в определенных пределах: az 0,414 - 0,44, а 0,27-0,288,1аз 0,29-0,31, причем п 7,945 - 8,85, h j. 1,936 - 2,Q5 и Ьз 1 09-1Л1.

В этом случае предельная частота определяется р 0,5 - 0,65 (,542е). Один из вариантов этого случая представлен на фиг. 2, кривая II (а 0,286, аа 0,414, а - 0.3, h 8, ha. 1,98, Ьз 1,107)/5

Для сравнения на фиг. 2 показаны соответствующие кривые ГО и 1У в качестве частотных характеристик устройства-прототипа .

Таким образом, предложенная нагруз-4п ка СВЧ повышает точность согласования на всех частотах работы и, кроме того, расширяет;диапазон прецизионного согласования в 2,6 раза по сравнению с прототипом.

Для СВЧ нагрузок средней мощности (десятки, сотни ватт) вопрос о предельной рабочей частоте по существу снижается, так как предлагаемая нагрузка обеспечивает требуемое согласование на всех частотах применения коаксиаль-20 ных линий.

Например,рабочий диапазон предлагаемой прецизионной широкополосной, нагрузки СВЧ с резистором типа МОУ-5Вт, имеющего длину резистивной пленки25

50 мм, составляет более 3500 МГц (фиг. 2).

Таким образс л, расширен рабочий диапазон нагрузки по сравнению с прототипом в 2 раза при КБВ 0,9 и 2,6 ра-30 за при КБВ ,98 (рабочий диапазон, например, 20 кВт нагрузки для телевизионных радиостанций превьпиает 5 октав); повышена точность согласования на всех частотах работы; увеличе- 35 на величина рассеиваемой мощности в

2,5 раза по сравнению с прототипом (например, при частоте 500 МГц предлагаемый диссипатор позволяет рассеивать мощность в 50 кВт вместо 20 кВт у прототипа).

Кроме того, реализация предложенных многооктавных прецизионных устройств сведет к минимуму номенклатуры и откроет широкую дорогу к унификации.

Формула изобретения

Широкополосная нагрузка СВЧ, состоящая из тонкоплевочного цилиндрического резистора и коаксиального с ним компенсирующего ступенчатого трансформатора, короткозамкнутого с одной стороны и разомкнутого с другой, от л ичающаяс я тем, что, с целью увеличения рассеиваемой мсхцности, компенсирующий трансформатор выполнен из трех ступеней, причем длина каждой ступени, считая от короткозамкнутой, составляет соответственно 0,27-0,288; 0,36-0,44 и 0,29-0,317 длины резисфивного слоя резистора, а волновые сопротивления этих ступеней выбраны исходя из условия

W t 6,398-8,85

R

„

2 936-2,05

MU

5 Ч,,1Э67б

где R - сопротивление резистора.

0.9

X

л

0.7

ll.f

O.S

в 0,1 в,г fl,j о,# о,-г о,8 о,а

N

X

1ри. Z