Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ (1988) (1095425), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Контактные притертые фланг(ы требуют тщательной обработки и строгой параллельности соприкасающихся поверхностей и могут обеспечивать высокое качество сочленения, которое, однако, ухуд- о Гг е! Рнс. 2.7. Высокочастотные ковкснвльные соединители: à — штыревой конгакг: у — Глеввовой контакт:  — шгыревая втулка; 4 — гнпяшван втулка: у — проклввка гермегявацн» шается при многократных переборках тракта. Для улучшения качества контакта между фланцами на штифтах помещают бронзоуую прокладку, имеющую ряд разведенных пружинящих лепестков, прилегающих к внутреннему периметру поперечного сечения .'оединяемых волноводов (рнс.
2.8). Защита соединения от пыли и влаги осуществляется резиновыми уплотнительными кольцами, уложенными в канавках на фланцах. + Ф В дроссельном 4ланце (рис.2.9) контакт между волноводами осуществляется через последовательный короткозамкнутый шлейф длиной $ /2, выполненный в форме кана- Ф- + вок и углубления внутри фланца. Четвертьволновый участок между точкой короткого замыкания А и точкой контакта В является коаксиальным волноводом с волной типа Н>г, а второй четвертьволновый Рис.
2.8, Контактный волно- Учаеток МежДУ точкОй контакта В водный фланен: н точкой включения шлейфа в вол- à — контактная пршглалка; У вЂ” ка- НОВОД С является Отрезкоы Ралнневка е уняошвгашм: 3 — огверсгня вл» фнкенрушншя шгкфго~ альнОй линии пЕредачи. Точка кОн- такта попадает в узел распределения поверхностного тока 1, и поэтому на сопротивлении контакта г не происходит заметного выделения мощности. Виртуальное короткое замыкание между соединяемыми волноводами в точке С обеспечивается тем, что суммарная длина дроссельных канавок от точки А до точки С составляет Х,/2. Для защиты полости тракта от внешних воздействий применяют уплотнительную прокладку.
Дроссельные фланцы не критичны к качеству контакта и небольшим перекосом, не снижают электрической прочности тракта. Их недостатками являются заметная частотная зависимость КСВ и сложность конструкции. бгвб бмвбб Рис. 2.9. Дроссельиый волиоволиый флвиец: в — всавв: б — савва вамвщввва Вращающиеся сочленения обеспечивают поворот одной части тракта относительно другой без нарушения электрического контакта и качества согласования. При выполнении вращающихся сочленений обычно используют короткие отрезки коаксиального волновода с Т-волной или круглого волновода с осесимметричной волной Еоь В круглом волноводе возможно использование во вращающихся сочленениях также волны типа Нп с круговой поляризацией поля.
Существуют вращающиеся сочлнения с трущимися контактами, которые, однако, ненадежны при непрерывном вращении и высоком уровне мощности. Вращающиеся сочленения сдросселоными канавками обеспечивают более надежный электрический контакт, однако параметры таких сочленений зависят от частоты. В коаксиальном вращающемся сочленении (рнс. 2.10, а) дроссельиые канавки устанавливаются как во внешнем, так и во внутреннем проводниках. Каждый дроссель представляет собой последовательный двухступенчатый короткозамкнутый шлейф длиной вьо/2, где )вв — рабочая длина волны. Схемы замещения дросселей во внешнем и внутреннем проводниках волновода одинаковы и показаны отдельно на рис.
2,10, б. (Заметим, что аналогичные схемы замещения имеют дроссельные канавки в волноводном поршне на рис. 2.3, в и в волноводном фланце на рис.2.9,а.) Внутри дросселя образуется стоячая электромагнитная волна с узлом распределения тока в точке расположения трущихся контактов, отнесенных на расстояние )ю/4 от короткозамкнутых концов шлейфов. Поэтому падение напряжения на сопротивлениях контактов равно нулю, потери мощности СВЧ отсутствуют и электрические характеристики вращающегося сочленения на рабочей частоте не зависят от качества трущихся контактов. дхад Рис. 2.)0.
Коаксиальиое дроссельное вращающееся сочленение: а — асхяа; б — схема аамещеяяя арассельиса каиааая: и — схема аамещеамя сечаеяеиия При отклонении частоты от рабочей входные сопротивления дросселей Хл и дл отличны от нуля и вращающееся сочленение вносит отражения в тракт. При небольших расстройках Л1 относительно рабочей частоты 1о входное сопротивление отдельного дросселя можно вычислять, рассматривая его как отрезок линии передачи с электрической длиной р1=(1+ЛЯа)п/2, нагруженный на второй короткозамкнутый отрезок линии передачи с входным сопротивлением Я„=!Лщ 1д рй Полагая 1д р)=1д~(1+А//)о) и/21ж 2)о/(пМ), после несложных преобразований получим Л'д= — '(Е.~+Ем) — —, Ла= — (~м+~.а) —— 2'а И ДУ Яие и Ь| с.еа ' 2 Уе ' Хаа 2 Уо Из выражений для Хл и Хе следует, что для уменьшения отражений в сочленении надо снижать волновые сопротивления проходных канавок дросселей Х,з и 2,4 и увеличивать волновые сопротивления короткозамкнутых канавок дросселей Хм и 2 ь Пользуясь схемой замещения сочленения, показанной на рис.
2.10, в, можно вычислить входной КБВ сочленения при идеальном согласовании иа его выходе: ~(. 1 и ( ьУ ) ~Х (1+ Х„з) Х (1+ 4и)1 где Х,ь — волновое сопротивление основного тракта", А) — частотная расстройка относительно 1ь. Вычитание в квадратных скобках связано с разносом зазоров во внутреннем и внешнем проводниках сочленения на Х~/4 вдоль линии передачи и свидетельствует о взаимной компенсации соответствующих отражений. При реализуемых значениях волновых сопротивлений канавок КБВ сочленения в соответствии с формулой для КБВ превышает 0,9 и полосе частот 50 — 70 % рабочей частоты. Электрическая прочность коаксиального дроссельного вращающегося сочленения несколько снижается по сравнению с электрической прочностью тракта, так как максимальная напряженность электрического поля в средней части дроссельной канавки внутреннего проводника повышается по сравнению с напряженностью поля у поверхности центрального проводника тракта.
Анализ дроссельных вращающихся сочленений на основе круглого волновода выполняют аналогичным образом. Однако в этом случае имеют дело только с одним дросселем и поэтому в формуле для КБВ можно положить 2,4 — — О. й К5. ПЕРЕХОДЫ МЕЖДУ ЛИНИЯМИ ПЕРЕДАЧИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ Очень распространенными узлами трактов СВЧ являются переходы с одной линии передачи на другую, которые называют также возбудителями волны заданного типа. При проектировании переходов основное внимание уделяется достижению хорошего качества согласования в полосе частот при обеспечении необходимой электрической прочности.
Рассмотрим характерные конструкции переходов. Возбуждение прямоугольного волновода с волной типа Ню от коаксиального волновода с Т-волной производится с помощью хоансиально-волноводных переходов (рис. 2.11). Основным элементом таких переходов являются обтекаемые электрическим током штыри, размещаемые в короткозамкиутом с одной стороны волноводе параллельно силовым линиям электрического поля Е. В зондавом переходе (рис. 2.11, а) согласование входов обеспечивается изменением длины зонда 1„ а также подбором расстоя- иий 1 и х, определяюших положение зонда. Для расширения полосы частот согласования желательно увеличивать диаметр зонда д.
При тщательном выполнении зондовый переход обеспечивает полосу частот согласования 15 — 20 !!о относительно расчетной частоты при КВВ ие менее 0,95. Недостатком зондового перехода яв- Рис. 2.1!. Коаксиально-волноводные перекоды: а — волковый", б — с ковкснвлввым шлейФом: в с вовеоечвым стержнем: с — «вттоввчвый ляется снижение электропрочности из-за концентрации силовых линий электрического поля Е на конце зонда.
В определенной мере этот недостаток преодолевается в коаксиальио-волноводном переходе с последовательным шлейфом (рис 2.11, б), однако даже при самом тщательном подборе расстояний 1 и 1та ра- А бочая полоса частот составляет око'Нвт ло 7!)!оЛучшие результаты по согласоваа нню и электропрочности имеет переход с поперечным стержнем (рнс.
2.11, в), дополненный согласующей индуктивной диафрагмой. В таком переходе дон„ ,! стижима относительная полоса частот согласования около 15о1о. Максимальные широкополосность (около 20')о при КБВ не менее 0,95) и электро- прочность достигаются в коаксиальноволноводных переходах так называ- Рнс. 2.12. Волноводное вра шаюшеесн сочленение с вол ной типа Ещ емого пуговичного типа (рис. 2.! 1, г), требующих, однако, тщательного подбора формы проводников в сочетании с дополнительной подстройкой согласования с помощью индуктивной диафрагмы. Применение коаксиально-волноводных переходов для возбуждения волны Ем в круглом волноводе показано на рис.
2.12 на гримере вращающегося сочленения. Короткие отрезки коаксиальиого волновода с Т-волной обеспечивают фильтрацию воли высших типов и исключают возможность возбуждения в круглом волноводе паразитной волны Нц (эта волна более низкого типа, чем волна Ем). Соединение вращающихся частей круглого волновода осуществляют с помощью коаксиального дросселя длиной д,/2, аналогичного дросселям коаксиального сочленения на рис. 2.10. Рнс. 2.13.
Соосные переходы от прямоугольного волновода с вол- ной Н,е к круглому волноводу с волной Нн Возбуждение волны низшего типа Нц в круглом волноводе возможно с помощью плавного перехода с постепенной деформацией поперечного сечения от прямоугольного волновода к круглому (рис. 2.13, а). Если длина такого перехода превышает Х„то отражения в широкой полосе частот оказываются незначительнымн. В более компактном узкополосном переходе, показанном на рис. 2.13, б, сочленение соосных прямоугольного и круглого волноводов осуществляется через согласующую четвертьволновую вставку с овальной формой поперечного сечения. Возбуждение волны Нц в круглом волноводе может производиться от прямоугольного волновода через отверстие в боковой стенке.
Если широкие стенки прямоугольного волновода ориентированы параллельно оси круглого волновода (рис. 2.14, а), то в круглом волноводе возбуждаются волны Нц, распространяющиеся в обе стороны от ответвления с одинаковыми фазами. При поперечном расположении возбуждающей щели в круглом волноводе (рис. 2.14, б) волны Нц, возбуждающиеся справа и слева от нее, противофазны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
