Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Том 1 (1970) (1152176), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Со стороны двух других плеч тройник оказывается в общем случае рассогласованным. Глава восьмая ЭЛЕМЕНТЫ ВОЛНОВОДНОЙ ТЕХНИКИ 1 81. СОЧЛЕНЕНИЕ ВОЛНОВОДОВ И КОАКСИАДЬНЫХ ДИНИЙ При сочленении отдельных отрезков волноводов и коаксиаль. алых линий, составляющих высокочастотный тракт, в плоскости контакта должно обеспечиваться малое сопротпвленп .гя г» дольных токов, текущих по линии. Распределение токов в стенках прямоугольного волновода в рассматривалось в 5 3.6. Согласно рис. ЗЛЗ, важно обеспечить особенно хороший контакт по широким стенкам волновода, где протекает весь продольный ток. Если же в плоскости разъема контакт недостаточен, то возможны потери в контакте, частичное отражение волны от плоскости разъема, излучение из щелей в окружающее пространство и искрение в контакте при большой передаваемой мощности.
Для того, чтобы пояснить роль контактов в стыке волноводов, можно напомнить результаты расчета абсолютной величины токов в волноводе, проведенного в ~ 5.2. При мощности в 500 квт, передаваемой по волноводу .7 „~ Ф' 3-см диапазона, амплитуда плотности продольного поверхностного тока в середине широкой стенки составляет более 40 а/см. Полный продольный ток, протекающий в одном направлении через стык, приблизительно равен 60 а. у Г Первый способ сочленения волноводов сводится к обеспечению возможно более со- Рис. 8Л.
Кон вершенного контакта в месте стыка. Торцы волноводов обрабатывают особенно тщатель- дов но и стягивают при помощи специальных ~, 2 — сочленяе мые волноводы, КОНтактНЫХ фЛаНЦЕВ, КаК ПОКаэаНО На 3 — фланцы, 4 рис. 8Л. плоскость разъе рИС. ° ° ма, Б — винты КОнтакТНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПОЗВОЛяЕт ИСКЛЮ- для стягивания фланцев чить описанные нежелательные эффекты. * Б дальнейшем при рассмотрении элементов волноводной техники, если не будет сделано особых оговорок, подразумевается использование волны типа Н1О в прямоугольном волноводе и волны типа ТЕМ в коакеиальной линии.
235 (однако требования к механическому исполнению таких соединений оказываются весьма жесткими. Стоимость изготовления волноводов с контактными соединениями увеличивается. Загрязнения и окислы могут сильно ухудшить свойства контакта. При многократной разборке качество контакта также падает. Поэтому контактные соединения не всегда удается использовать в полевых установках и даже в значительной части измерительной аппаратуры. Рис. 8.2.
Устройство волноводного дроссельного соединения. Слева показан дроссельный фланец с торца при удаленном плоском фланце 1 — дроссельная коаксиальная линия, 2 — дроссельная радиальная линия Второй способ сочленения волноводов основан на применении специальных «дроссельных» устройств, обеспечивающих достаточно надежное электрическое соединение в месте стыка волноводов без их непосредственного контакта.
Принцип устройства дроссельного фланца показан на рис. 8.2. На конце одного из сочлоняемых волноводов располагается фланец, имеющий кольцевую канавку глубиной приблизительно в четверть длины волны в свободном пространстве. Расстояние от канавки до середины широкой стенки волновода также приблизительно равно —.
Торцевая поверхность дроссельного фланца между волноводом и кольцевой канавкой не совпадает с поверхностью фланца, находящейся за пределами канавки. С этим фланцем сопрягается второй фланги, имеющий плоскую поверхность без канавки. Зазор между этими фланцами может рассматриваться как радиальная линия (см. ~ 5.8, г), последовательно включенная между сопрягаемыми волноводами. Кольцевая канавка играет роль коаксиальной линии, включенной последовательно в радиальную линию и закороченной на другом конце. Эта коаксиальная линия должна охватывать прямоугольный волновод и имеет поэтому меры фланцев связаны с рабочей длиной волны.
На краях 10— 15%-ной полосы частот дроссельный фланец обычно вносит отражение, характеризующееся КСВ порядка 1,02 — 1,05. В точной измерительной аппаратуре такое рассогласование часто оказывается недопустимым. Поэтому при работе в весьма широкой полосе частот необходимо использовать тщательно выполненные контактные соединения. К контактным фланцам приходится прибегать и на волнах дециметрового диапазона, где габариты и вес дроссельных фланцев становятся недопустимо большими. В контактньтх сочленениях часто используются Ц пружинящие металлические прокладки.
Дроссельные волноводные соединения находят применение непосредственно в конструкциях электровакуумр ных приборов СВЧ, нас~ 7 пример, в волноводных выводах энергии магнеРис. 8.4. Применение дроссельных соеди- тронов. Стеклянное окНЕНИй В ВО' ОВОД ОМ ВЫВОДЕ ЭНЕРГИИ но имеющееся в выво- мощного генераторного прибора СВЧ ! — круглое стеклянное или керамическое окно, д р™1 р 2 — стакан нз ковара, спаянный со стеклом; 3- ЕТСЯ МЕжду дВуМЯ дросвыходной фланец генератора; 4 — кольцевые дроосельные канавки по обе стороны окна; а — СЕЛЯМИ, КаК ПОКаЗано вакуумная часть волноводного вывода энергии, На т,иС 8 4 НЕ~ б — невакуумная часть волновода ственного механического контакта сопрягаемых участков волновода при этом не требуется.
Аналогичные проблемы возникают при разработке разъемных соединений для жестких и гибких коаксиальных линий. В случаях, когда мощность, передаваемая по линии, не очень велика, применяются главным образом контактные разъемы. Эти разъемы должны обеспечивать хорошее гальваническое соединение по наружному и внутреннему проводникам коаксиальной линии. На рис. 8.5 приведено устройство контактной втулки, предназначенной для коаксиального кабеля с характеристическим (волновым) сопротивлением, равным 75 ом. Изоляторы, имеющиеся во втулках, конструируются таким образом, чтобы обеспечить неизменность характеристического сопротивления линии. Опыт показывает, что при хорошем качестве контактов коаксиальные разъемы могут обеспечивать КСВ не более 1,15 в весьма широкой полосе частот, простирающейся, например, от 2 до 10 1'гц,.
Однако, как правило, качество согласования в коаксиальных разъемах значительно ниже, чем в разъемах волноводных линий. В коаксиальных линиях находят применение также и неконтактные дроссельные соединения, сходные по принципу действия с дроссельными фланцами волноводных линий. На рис. 8.6 схематически изображен один из многих возможных вариантов соеди- Рис. 8.5. Разъемное контактное соединение для гибкого коаксиального кабеля со сплошным диэлектрическим наполнением Ф вЂ” корпус втулки; 2 — штеккер; 3 — гнездо; 4 — изолятор из полистирола, Б — на. кидная гайка нения, использующий четвертьволновые дроссели на наружном и на внутреннем проводниках.
Подобные сочленения применяются, например, в коаксиальных выводах энергии некоторых электронных приборов СВЧ. Весьма ценным свойством дроссельных плоскость оазъема наружного пуобо3ник Рис 8.6 Дроссельное сочленение жесткой коак- сиальной линии сопряжений в данном случае является отсутствие механических напряжений на внутреннем проводнике, поскольку этот проводник впаивается обычно в стекло. Дроссельные соединения находят и другие применения в различных типах электровакуумных приборов сверхвысоких частот.
5 8.2. КОРОТКОЗАМЫКАЮЩИК ПОРШНИ В ВОЛНОВОДНЫХ И КОАКСИАЛЬНЫХ лИНИНХ Короткозамыкающие металлические поршни необходимы в разнообразных волноводных и коаксиальных устройствах, например, в трансформаторах полных сопротивлений. Поршни находят также применение в настраиваемых полых резонаторах, рассматриваемых в гл. 9, 10. прота Кюре кпйпахта Рис. 8.7. Короткозамыкающие поршни с пру- жинящими контактами а — поршень в прямоугольном волноводе, б — поршень в коаксиальной линии; в — схема действия поршня Основным требованием, предъявляемым к поршню, является обеспечение малых потерь в контактах, т. е.
получение чисто стоячей волны при КСВ, стремящемся к бесконечности. Существенно также, чтобы потери не изменялись при перемещении порш- 240 ня вдоль линии и со временем. При работе на большой мощности важно, чтобы отсутствовало искрение в контактах между поршнем и линией. Наконец, в некоторых случаях требуется постоянство положения плоскости короткого замыкания, обеспечиваемого поршнем. Прямым решением проблемы, казалось бы, является контактный поршень, имеющий весьма совершенный контакт с внутренними стенками волновода или коаксиальной линии.
Однако в этом ~ лучае к стенкам линии и к поршню должны предъявляться весьма жесткие, подчас невыполнимые требования в отношении допусков на размеры и чистоты обработки поверхностей. Некоторое облегчение требований достигается путем использо~онких пружинящих контактных лепестков. Длина конгактных лепестков делается, если это возможно, равной четверти длины волны в рассматриваемой линии (рис. 8.7).
В этом случае контакт лепестка со стенками линии оказывается в узле продольного высокочастотного тока. Однако и такие поршни имеют суще- ~ твенные недостатки: непостоянство контакта при перемещении поршня, постепенное срабатывание контактных лепестков, искрение при большой мощности. Ввиду трудности обеспечения хоро~пего контакта по периметру поршня здесь, как и в случае фланцевых соединений, можно вообще отказаться от контакта и перейти к поршням, имеющим дроссельное устройство.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
