Устройство для соединения волноводов (его варианты)

 

1. Устройство для соединения волноводов, содержащее два волново да, на каждом из которых установле фланец, две диафрагмы, выполненные из материала с низкой теплопроводностью , и дроссельную канавку, от личающееся тем, что, с целью увеличения тепловой развязки между волноводами и згменьшения потерь СЕЧ мощности, каждый .фланец снабжен соответствующим по форме поперечному сечению волновода выступом , торец которого расположен в плоскости торца волновода, введены две шайбы и кольцо, расположенное между ними, которые установлены с осевым зазором относительно фланцев и радиальным зазором относительно выступов, каждая диафрагма закреплена на торце выступа соответствующего фланца и зажата между торцовыми поверхностями кольца и соответствующей шайбы, причем каждая шайба жестко связана с соответствующим фланцем соединительными стержнями , выполненнь1ми из материала с низкой теплопроводностью, а дроссель- ; ная канавка образована внутренней поверхностью кольца и диафрагмами /J А - ,--«

. (19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

03 A

4(51) Н 01 P 1 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHQ5AV СВИДЕТЕЛЬСТВ

З д — 1 д юг f

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

А0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕ1:ЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3663870/24-09 (22) 11. 1,1.83 (46) 15.06.85. Бюл. ¹ 22 (72) В.Е.Bcéòoê, К.Г.Никитин, В.В.Хрулев и А.И.Чикин (71) Горьковский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский радиофизический институт (53) 621.372.831.11(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 559317, кл, Н 01 P 1/30, 1975.

2. Патент США № 4215327, кл. Н 01 Р 1/08, 1980 (прототип). (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ВОЛНОВОДОВ (ЕГО ВАРИАНТЫ). (57) 1. Устройство для соединения волноводов, содержащее два волновода, на каждом из которых установлен фланец, две диафрагмы, выполненные из материала с низкой теплопровод.ностью, и дроссельную канавку, о т — л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения тепловой развязки между волноводамй и уменьшения потерь СВЧ мощности, каждый,фланец снабжен соответствующим по форме поперечному сечению волновода выступом, торец которого расположен в плоскости торца волновода, введены две шайбы и кольцо, расположенное между ними, которые установлены с осевым зазором относительно фланцев и радиальным зазором относительно выступов, каждая диафрагма закреплена на торце выступа соответствующего фланца и зажата между торцовыми поверхностями кольца и соответствующей шайбы, причем каждая шайба жестко связана с соответствующим фланцем соединительными стержнями, выполненными из материала с низкой теплопроводностью, а дроссельная канавка образована внутренней .поверхностью кольца и диафрагмами. и 4

2 — г2 10 11 Я

1 2, Устройство для соединения волноводов, содержащее два волновода, на каждом из которых установлен фланец, две диафрагмы, выполненные из материала с низкрй теплопроводностью, и дроссельную канавку, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения тепловой развязки между волноводами и уменьшения потерь СВЧ мощности, фланцы снабжены выступами, при этом выступ первого фланца соответствует по форме поперечному сечению волновода и его торец расположен в плоскости торца первого волновода, выступ второго фланца имеет внешнюю поверхность цилиндрической формы с диаметром, меньшим внешнего. диаметра фланца, и расположен со стороны торца второго волновода, введены две шайбы и кольцо, расположенное между ними, которые установлены с осевым зазо162003 ром относительно фланцев и радиальнь1м зазором относительно выступов, и втулка, при этом одна из диафрагм закреплена на торце выступа первого фланца и зажата между торцовыми поверхностями кольца и первой шайбы, другая диафрагма зажата между торцовыми поверхностями кольца и второй шайбы, а также между торцовой поверхностью выступа второго фланца и одной торцовой поверхностью втулки, закрепленной на втором волноводе, торец которого расположен в плоскости другой торцовой поверхности втулки, причем каждая шайба жестко связана с соответствующим фланцем соединительными стержнями, выполненными из материала с низкой теплопроводностью, а дроссельная канавка образована внутренней поверхностью кольца, веншними поверхностями втулки и диафрагмами.

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в узкополосных системах при охлаж дении аппаратуры до криогенных температур.

Известно устройство соединения для охлаждаемой аппаратуры, содержащее диэлектрический вкладыш, расположенный внутри отрезка волновода, стенки которого выполнены из металлизированной ткани )t) .

Недостатком известного устройства является то, что оно имеет значительные потери СВЧ мощности, вызванные неоднородностью диэлектрического вкладыша.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для соединения волноводов, содержащее два волновода, на каждом из которых установлен фланец, две диафрагмы, выполненные из материала с низкой теплопроводностью, и дроссельную канавку, при этом диафрагмы выполнены в виде труб, охватывающих один из волноводов (21 . Это устройство не обеспечивает достаточной тепловой развязки между волноводами из-за большого поперечного влечения диафрагм, которое становится особенно значительным при большом поперечном сечении волноводов, например, в дециметровом диапазоне. Кроме того, наблюдаются большие потери СВЧ мощности, поступающей через зазор между фланцами в пространство между диафрагмами.

Цель изобретения — увеличение тепловой развязки между волноводами и уменьшение потерь СВЧ мощности.

Согласно первому варианту поставленная цель достигается тем, что в устройстве для соединения волноводов, содержащем два волновода, на каждом из которых установлен фланец, две диафрагмы, выполненные из материала с низкой теплопроводностью, и дроссельную канавку, каждый фланец снабжен соответствующим по форме поперечному сечению волновода выступом, торец которого расположен в плоскости торца волновода, введены две шайбы и кольцо, расположенное между ними, которые установлены с осевым зазором относительно фланцев и

1162

На фиг.1 схематически представлено предлагаемое устройство для соеди-55 нения волноводов, выполненное согласно первому варианту, общий вид, на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; радиальным зазором относительно выступов, каждая диафрагма закреплена на торце выступа соответствующего фланца и зажата между торцовшми поверхностями кольца и соответствующей шайбы, причем каждая шайба. жестко связана с соответствующим фланцем соединительными стержнями, выполненными из материала с низкой теплопроводностью, а дроссельная ка- 10 навка образована внутренней поверхностью кольца и диафрагмами.

Согласно второму варианту в устройстве для соединения волноводов, содержащем два волновода, на каждом из которых установлен фланец, две диафрагмы, выполненные из материала с низкой теплопроводностью, и дроссельн;ю канавку, фланцы снабженывыступами, при этом выступ первого фланца соответствует по форме поперечному влечению волновода и его торец расположен в плоскости торца первого волновода, выступ второго фланца имеет внешнюю поверхность 5 цилиндрической формы с диаметром, меньшим внешнего диаметра фланца, и расположен со стороны торца второго волновода, введены две шайбы и кольцо, расположенное между ними, которые установлены с осевым зазором относительно фланцев и радиальным зазором относительно выступов, и втулка, при этом одна из диафрагм закреплена на торце выступа первого фланца и зажата между торцовыми поверхностями .кольца и первой шайбы, другая дифрагма зажата между торцовыми поверхностями кольца и второй шайбы, а также между торцовой поверхностью выступа второго фланца и одной торцовой поверхностью втулки, закрепленной на втором волноводе, торец которого расположен в плоскости другой торцовой поверхности втулки, причем каждая шайба

45 жестко связана с соответствующим фланцем соединительными стержнями, выполненными из материала с .низкой теплопроводностью, а дроссельная канавка образована внутренней по50 верхностью кольца, внешними поверхностями втулки и диафрагмами.

003 4 на фиг.3 — устройство, выполненное согласно второму варианту, общий вид, на фиг.4 — разрез Б-Б на фиг.3.

Устройство для соединения волноводов, выполненное согласно первому варианту, содержит волновод 1, на котором установлен фланец 2, снабженный выступом 3, волновод 4, на ко-. тором установлен фланец 5, снабженный выступом б,,диафрагмы 7 и 8, выполненные из материала с низкой теплопроводностью, и дроссельную канавку 9 ° Выступ 3 фланца 2 соответствует по форме поперечному сечению волновода 1, и торец выступа

3 расположен в плоскости торца волновода 1. Выступ 6 фланца 5 соответствует по форме поперечному сечению волновода 4, и торец выступа 6 расположен в плоскости торца волновода

4. Кроме того, устройство содержит две шайбы 10 и 11 и кольцо 12, расположенное между ними, которые установлены с осевым зазором относит тельно фланцев 2 и 5 с радиальным зазором относительно выступов 3 и 6.

Диафрагма 7 закреплена (припаяна или приклеена) на торцовой поверхности выступа 3 фланца 2, а диафрагма 8 закреплена на торцовой поверхности выступа 6 фланца 5. Диафрагмы 7 и 8 имеют в центре вырез или электричес-. кое окно (отсутствие металлизации), соответствующие размеры волноводов имеют в центре вырез или электрическое окно (отсутствие металлизации), соответствуюп ие размерам волноводов

1 и 4. Вместе с тем диафрагма 7 зажата между торцовыми IQBBpxHocTRMH кольца 12 и шайбы 10, а диафрагма 8— между торцовыми поверхностями шайбы

11 и кольца 12. Шайбы 10 и 11 жестко связаны с соответствующими фланцами

2 и 5 соединительными стержнями 13, которые выполнены из материала с низкой теплопроводностью. Дроссельная канавка 9 образована внутренней поверхностью кольца 12 и диафрагмами

7 и 8, расстояние между которыми (высота кольца 12) определяется конструктивными и технологическими соображениями и равно 0 5- 1 мм.

Диаметр дроссельной канавки 9 равен

Ь + п%, где Ь вЂ” расстояние между широкими стенками волновода; % длина волны в свободном пространстве.

Устройство для соединения, выполненное согласно второму варианту, со11620

5 держит волновод 1, на котором установлен фланец 2, снабженный выступом

3, волновод 4, на котором установлен фланец 5, снабженный выступом 6, диафрагмы 7 и 8, выполненные из материала с низкой теплопроводностью, и дроссельную канавку 9. Выступ 3 фланца 2 соответствует по форме поперечному сечению волновода 1, торец выступа 3 расположен в плоскости тор- 10 ца волновода 1. Выступ 6 фланца 5 имеет внешнюю поверхность цилиндрической формы с диаметром, меньшим внешнего диаметра фланца 5, и расположен со стороны торца волновода 4. 1

Кроме того устройство по второму варианту содержит две шайбы 10 и

11 и кольцо 12, расположенное между ними, которые установлены с осевым зазором относительно фланцев 2 и 5 и с радиальным зазором относительно выступов 3 и 6, а также втулку 13, Диафрагмы 7 и 8 имеют в центре вырез или окно (отсутствие металлизации), соответствующие размерам

25 волноводов 1 и 4. Диафрагма 7 закреплена на торце выступа 3 (припаяна или приклеена) и зажата между торцовыми поверхностями шайбы 10 и кольца 12, диафрагма 8 зажата между 30 торцовыми поверхностями кольца 12 и шайбы 11, а также между торцовой поверхностью выступа 6 фланца 5 и одной торцовой поверхностью втулки 13, закрепленной на волноводе 4, торец которого расположен в плоскости другой торцовой поверхности втулки 13. Шайбы 10 и 11 жестко связаны с соответствующими фланцами

2 и,5 соединительными стержнями 14, щ которые выполнены из материала с низкой теплопроводностью. Дроссельная канавка 9 образована внутренней поверхностью кольца 12, внешними поверхностями втулки 13 и диафрагма- 4з ми 7 и 8. Расстояние между диафрагмами 7 и 8 (высота кольца 12) равна A /4, внутренний диаметр кольца

12 равен Ь +Я/2+ h, где Ь вЂ” расстояние между широкими стенками волново- у> да; ф — длина волны в свободном пространстве; и — ширина коаксиальной части дроссельной канавки 9.

Устройство для соединения волноводов работает следующим образом. 55

Диафрагмы 7.и 8 выполнены из диэлектрического материала с малой те03 б плопроводностью, на который нанесен тонкий слой металла, имеющего высокую адгезию к этому материалу. Например, может быть использована металлизированная лавсановая пленка марки ПЭТФ-ОА ТУ 6-05-1579-78 или металлизированная ткань (артикул

21-926). Соединительные стержни (13 для первого варианта, 14 для второго) также выполнены из материала с низкой теплопроводностью, например из стали Х18Н10Т ГОСТ 5632-72, из стеклотекстолита марки СВАМ-ЭРС ТУ

301.4362-65 или титановых сплавов

ВТ3-1, ВР16 ГОСТ 19807-74.

Кроме того, между диафрагмами 7 и 8 имеется воздушный зазор, пред ставляющий собой эффективный теплоизолятор. Тепловой поток при прохождении от волновода 1 к волноводу 4 будет сильно ослабляться, так как встречает на своем пути элементы с большим тепловым сопротивлением.

Потери СВЧ мощности в обоих вари1 антах устройства для соединения волноводов снижены по сравнению с прототипом за счет того, что дроссельная канавка 9 выполнена замкнутой.

Таким образом, в обоих вариантах выполнения устройства для соединения волноводов реализована воздушная изоляция между фланцами 2 и 5, при этом фланцы 2 и 5 соединены между собой конструктивными элементами, обладающими низкой теп.чопроводностью а дроссельная канавка 9 выполнена замкнутой, что позволило уменьшить мощность теплопотока, пропускаемого переходным устройством при одновременном снижении потерь СВЧ мощности.

С увеличением сечения волноводов

1 и 4 мощность теплопотока, пропускаемого устройством, увеличивается значительно медленнее, чем в устройстве-прототипе. Так, например, при сечении волновода 292 ° 146 мм первый вариант переходного устройства при

A=1 снижает мощность теплопотока, проходящего через него, в 5 раз по сравнению .с прототипом. Для дальнейmего уменьшения мощности теплопотока возможно увеличение радиальных размеров дроссельчой канавки 9 ()1) °

Достоинством второго варианта устройства для соединения волноводов являются меньшие радиальные габариты, 1162003 д-А

Фиг. 3

1162003

Составитель Д.Разинов

Редактор Л.Апексеенко Техред А.Бабинец Корректор М.Максимишинец

Заказ 3974/53 Тираж 638 Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4