Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ (1988), страница 11

2.2. Волновохиые согласованные нагрузки лой по сравнению с длиной волны. Однако из-за небольшой площади теплоотвода сосредоточенные нагрузки выдерживают лишь неболыпую мощность. Для увеличения рассеиваемой мощности нагрузки выполняют в виде протяженных (1жЛ) отрезков регулярных илн нерегулярных линий передачи с потерями. При этом необходим специальный подбор формы поглошающей поверхности. В узлах СВЧ на полосковых линиях применяют также навесные нагрузки в виде керамических пластинок или стержней с нанесенным пленочным поглощающим покрытием.

Ка полосковых платах при выполнении нагрузок и в других случаях часто возникают технологические трудности с осуществлением короткого замыкания полосковых проводников на экраны. При узкой полосе частот (5— 8 о/а) эти трудности преодолевают, применяя четвертьволновые разомкнутые шлейфы, обладающие близким нулю входным сопротивлением. Волвоводные согласованные нагрузки выполняют в виде поглощающих вставок переменного профиля в отрезке короткозамкнутого волновода. В маломощных нагрузках вставки имеют вид тонких диэлектрических пластин, покрытых графитовыми или металлическими пленками (рис, 2.2, а). Объемные поглощающие вставки (рис. 2.2, б — г) с большой мощностью рассеяния выполняют из композитных материалов на основе порошков графита, карбонильного железа или карбида кремния.

Для уменьшения отражений поглощающим вставкам придают вид клиньев или пирамид. Если вносимое вставкой ослабление превышает 20 — 25 дБ, отражения от оконечного короткозамыкателя пренебрежимо малы. Для улуч- шения теплоотвода площадь соприкосновения вставки со стенка- ми волиовода делают максимальной, а внешнюю поверхность вол- новода снабжают радиатором. й 2.2. РЕАКТИВНЫЕ НАГРУЗКИ лм ьт л ль/О льг'» ьг' Рнс.

2.3. Волнонохнме короткояаммка юшке поршне: 1 яаяяаяаяг Ь вЂ” ааашеяьг Ь вЂ” тяга Реактивные нагрузки, применяемые в качестве мер при измерениях на СВЧ, а также в согласующих н управляющих устройствах, должны обладать стабильным нормированным входным сопротив- лением, номинал которого моьт у жет быть строго рассчитан по геометрическим размерам. 1(аибольшее распространение н 2 получили короткозамкиутые от- резки закрытых линий передала,ь чи, иначе говоря, короткозамш киутые шлейфы.

Основным параметром реального шлейфа является значение входного КСВ, которое должно быть как "и можно более высоким. В перез гулируемых коаксиальных или волноводных шлейфах с неподвижным запаянным поршнем КСВ может достигать 500 и ьг мл более. В регулируемых шлейфах с подвижными поршнями значения КСВ нз-за дополнительных потерь в контактах ь оказываются ниже, однако, как льуь л правило, они превышают 100. 21 Холостой ход в шлейфах, т. е.

размыкание выхода, может быть реализован только в закрытых многопроводиых линиях, когда устранено излучение. Возможные конструктивные решения подвижных короткозальыкаюьцих поршней для прямоугольных волноводов показаны на Рис. 2.3 для продольных сечений, параллельных узкой стенке волновода. В первой конструкции (рис. 2.3, а) разрезные пружинные контакты А вынесены от закорачиваюшей стенки В внутрь волновода на расстояние Х,/4. Поэтому контакты оказываются в сечении волновода с нулевыми значениями продольного тока на стенках и неидеальность контактов не приводит к потерям мощности.

Во второй конструкции поршня (рис. 2.3, б) контакты А вклю- чены в волновод через два трансформирующих отрезка линии пере- дачи с низкими нормированными волновыми сопротивлениями аю и в е. Предполагая, что активное сопротивление контактов в точке А равно гл, и применяя дважды формулу пересчета сопротивления через четвертьволновый трансформатор, находим входное сопРотивленне в точках В: гл=гл (гм/Яие)с. ПРн ам~а,л УдаетсЯ сУ- щественно уменьшить эквивалентное сопротивление контакта ги н увеличить КСВ поршня. В третьей конструкции поршня (рнс. 2 3, в) точки контакта помещены в середину свернутого короткозамкнутого полуволнового отрезка линии передачи, состоящего из двух каскадно включенных четвертьволновых отрезков с волновыми сопротивлениями вм и з,е.

К активному сопротивлению контакта гл добавляется бесконечное реактивное сопротивление короткозамкнутого четвертьволнового шлейфа с волновым сопротивлением а,м и сумма сопротивлений контайта и шлейфа трансформируется четвертьволновым отрезком с волновым сопротивлением з„в практически нулевое сопротивление в точке В (т. е. в точке В создается виртуальное короткое замыкание для токов СВЧ).

Рассмотренные принципы выполнения волноводных поршней непосредственно применимы и для коаксиальных поршней в диапазоне сантиметровых волн. $2.З. ИЗОЛЯТОРЫ ДЛЯ КОАКСИАЛЬНОГО ТРАКТА В жестких коаксиальных трактах существует проблема крепления внутреннего проводника коаксиальной линии; К устройствам крепления предъявляются противоречивые требования: не порож- Рис. 2.4. Диэлектрические шайом дли колисилльиой линии дать отражения, не снижать электрическую прочность, не увеличивать коэффициент затухания, не сужать рабочую полосу частот, допускать возможность разборки и сборки тракта и т. д.

Наиболее распространены два способа крепления внутреннего проводника: с помощью диэлектрических шайб и с помощью металлических изоляторов. Простая диэлектрическая шайба (рис. 2.4, а), включенная в коаксиальную линию, имеет схему за- мещения в виде отрезка линии передачи с эквивалентной длиной 1„=/) е и пониженным волновым сопротивлением. На низких ча- и/ стогах (1аа/Х« 1) простые шайбы слабо влияют на параметры тракта, однако при возрастании частоты электрическая длина шайбы увеличивается, возникают заметные отражения и растет коэффициент затухания.

Для уменьшения отражений можно уменьшить диаметр внутреннею проводника коаксиальной линии на участке, занятом шайбой, и тем самым сохранить постоянным волновое сопротивление. Это осуществлено в так называемой утопленной шайбе (рис. 2.4, б), которая с целью облегчения процесса сборки тракта может быть разрезана по диаметру. Ркс. 2.5. Мегаллнческне каолаторм длн коакснальной линии Диэлектрические шайбы снижают электрическую прочность тракта из-за облегчения условий пробоя по поверхности шайбы н в результате роста напряженности поля в малом, но неизбежном зазоре между шайбой и центральным проводником линии.

Для увеличения электрической прочности на поверхности шайбы выполняют концентрические канавки и выступы (рис. 2.4, и). На сантиметровых волнах широко применяют так называемые металлические изоляторы — жесткие параллельные короткозамкнутые шлейфы длиной Х,/4, поддерживающие внутренний проводник (рис.

2.5, а). Металлический изолятор не нарушает согласования тракта на рабочей длине волны, почти не снижает электрической прочности и вносит незначительные дополнительные потери. Однако такой изолятор является узкополосным, так как с изменением частоты изменяется электрическая длина шлейфа в в тракт вносится рассогласование. Широкополосный металлический изолятор (рис. 2,5, б) кроме металлического изолятора Х,/4 содержит полуволновый трансфор матор пониженного волнового сопротивления У, р. Значение Хаер может быть выбрано таким образом, что изолятор оказывается идеально согласованным не только на центральной частоте, но н еще на двух частотах: выше н ниже основной частоты. Соответствующая осциллирующая зависимость КСВ в согласованном тракте с широкополосным изолятором при У„р — — 0,8 показана на рис.

2.6, а. При изменении волнового сопротивления 2„р параметры частотной характеристики (уровень горбов и полоса согласования по этому уровню Л)До) изменяются, как показано на рис. 2.6, б. Рабочая полоса частот широкополосного металлического изолятора по уровню допустимого КСВ 1,1 достигает 80 % от центральной частоты.

аггга е,е Ам ,% Ееа д гага/гаа Рис. 2.6. Частотная характеристика КСВ широкополосного метал- лического изолятора и ее параметры $ х.4. РАЗЪЕАты И СОЧЛЕНЕНИЯ В тРАКтАХ СВЧ Отдельные узлы разбориых трактов оснащают специальными разъемами, которые должны обеспечивать надежный электриче-. ский контакт в местах соединения проводников.

Основные требования к разъемам состоят в сохранении согласования н электрической прочности тракта при минимальном вносимом ослаблении мощности и отсутствии паразитного излучения. В высокочастотных соединителях для гибких коаксиальных кабелей контакты обеспечивают с помощью пружинных цанг и штекеров (рис. 2.7, а), удерживаемых в соединении с помощью внешних резьбовых соединений илн иных фиксирующих приспособлений. Соотношение диаметров проводников на любом участке внутри коаксиальиых соединителей подбирают таким образом, чтобы с уче. том параметров диэлектрика обеспечивалось постоянство волноного сопротивления лопни.

Согласование в разъемах сильно зависит от заделки кабеля, и при аккуратном выполнении КСВ характеризуется среднеквадратическим значением 1,05 — 1,15. Высокочастотные соединители для жестких коаксиальных линий на повышенный уровень мощности выполняют без опорных диэлектрических шайб (рис. 2.7, б). Соединение отрезков прямоугольных волноводов осуществляют с помощью фланцев двух типов: контактных и дроссельиых.