Гибкий волновод

 

Использование: волноводные тракты мм-диапазона в системах связи. Сущность изобретения: гибкий волновод содержит волноведущий стержень 1, окруженный защитным слоем 2. На защитный слой 2 намотана лента из поглощающего материала 3, на которую намотаны лента из металла 4 и внешний защитный слой из каучуковой композиции 5. Приведены выражения для выбора размеров ленты из поглощающего материала 3 и ленты из металла 4. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ И СТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 01 Р 3/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕ НТУ

Ма

° е

ЪФ (21) 4898156/09 (22) 02.01.91 (46) 07.02.93. Бюл. М 5 (71) Научно-исследовательский институт радиоприборостроения (72) В.М.Морозов, В.С.Новиков и О.Е,Столетова (73) Научно-исследовательский институт радиоприборостроения (56) 1, Авторское свидетельство СССР

t+ 333642, кл. Н 01 Р 5/08, 1967.

2, Заявка Японии N 54-91822, кл, Н 01 P 3/16, 1979.

3. Заявка EP М 0304141, кл, Н 01 P 3/16, 1989.

-Изобретение относится к.диэлектрическим волноводам и может быть использовано при разработках волноводных трактов мм диапазона в системах связи.

Известны гибкие диэлектрические волноводы (ГДВ) из полимера в виде волноведущих стержней или трубок, однако поле в указанных волноводах не защищено от внешних воздействий.

Известен ГДВ, состоящий из волноведущей части, ленточной намотки из поглотителя электромагнитного экоана и дополнительной внешней защитной оболочки. Однако в указанном волноводе при фильтрации параэитных мод слоем поглотителя происходит увеличение. погонных потерь на основной моде волнрвода за счет перераспределения части поля к оболочке иэ поглотителя.

Кроме того, при резких изгибах волновода возможно расхождение витков намотки, как поглощающей, так и экранирующей, что ведет к ухудшению электрической экранировки волновода.

„„5U ÄÄ 1794264 А3.(54) ГИБКИЙ ВОЛ НОВОД (57) Использование: волноводные тракты мм-диапазона в системах связи. Сущность изобретения: гибкий волновод содержит волноведущий стержень 1, окруженный защитным слоем 2. На защитный слой 2 намотана лента из поглощающего материала 3, на которую намотаны лента из металла 4 и внешний защитный слой из каучуковой композиции 5. Приведены выражения для выбора размеров ленты из поглощающего материала 3 и ленты из металла 4, 3 ил.

Цель изобретения — уменьшение погонных потерь при фильтрации паразитных мод волновода. а также улучшение электрической экранировки при резких изгибах.

Указанная цель достигается тем, что в

ГДВ с волноведущей частью защитная оболочка выполнена с внутренней ленточной намоткой из поглощающего материала шириной

Зт1 « а 4т1. где t1 — шаг намотки, и толщиной b &20, где S — площадь поперечного сечения волноведущей части, а также внешней ленточной металлической намоткой. например из фольги, шириной 3t2< b < 4, где t2 — шаг намотки, причем снаружи намотка закреплена слоем каучуковой композиции.

Применение металлизэции с целью экранировки и поглотителей широко известно из литературы по линиям связи. Однако указанная геометрия поглотителя, достаточно тонкого по сравнению с площадь волноведущей части, позволяет сохранить без изменения распределение оптической плотности по сечени о волновода, а значит, распределение поля основной моды и Обеспечить фильтрациео паразитных мод без увеличения погонных потерь основной волны, что является новым GBoAcTI)oM.

Кроме того, указанное выполнение металлической экранировки и поглотителя гарантирует полную электрическую защиту при резких изгибах, что так>ке является пол ожи тел ь Ib)M свойством.

В результате предложенное техническое решениа соответствует критери.о "существенные отличия", На фиг,1 — 3 изображены возможные варианты экранированных профилей ГДВ.

Предложенный волновод представляет собой волноведущий стержень 1 произвольной конфигурации, окруженный защитным слоем 2, Последний может представлять собой либо вспененный полимер с относительной диэлектрической проницаемостыо

f., близкой к диэлектрической проницаемости воздуха (фиг,1), либо танку о защитну о оболочку, из полимера, Окружающую волноведущий СЛОЙ вместе с окp >êçloùèM 8ГО воздуевным или пенистым заполнением, (фиг.2, 3). поле KQíàëèçèpó8ìoé волны в

ГДВ, изображенных на фиг,1 — 3, сосредоточено 0 центральной части поперечного профиля волновода и практически отсутствует 30

HB периферии за! цитн ого слоя 2, Снару>ки слоя 2 намотана тонкая лента из поглощающего материала 3, например, полиимидная псе IKG с напылением порошка из ОкислОв железа. далее на поглощаео- 5 щую пленку намотана тонкая ленточная металлическая фольга или металлизированный лавсан 4, Снаружи намотка скреплена де- коративным слое каучуковой композиции 5, что улучшаетэластичность всего волновода. В ряде 40 случаев для дополнитег ьного закрепления намотки используется полиэфирная нить 6.

Для обеспечения надежной электрической экранировки, т.е; гарантированной сплошной металлической поверхности в зашитной обо- 4-" лочке при резких изгибах ГДБ металлическая намотка 4 вь|полнена с глубоким перекрьпием. а а

Так, шаг намотки t1 составляет — — —, где а

3 — ширина металлизированной ленты, Указан- 50 ный шаг позволяет обсспечить сплошную металлизацию в оболочке ГДВ при изгибе последнего с радиусами R 20 и менее, где il,— длина волны. дальнейшее уменьшение шага металли- 55 ческой намотки нецелесообразно ввиду связа HI! ОГО с этим $"õ> äø8 I-Iè8ì эластичности

ГДВ и необхоДимости экономии ленточной

Фольги

ГДВ, защитная оболочка которого покрыта металлической пленкой, представляет собой металлодиэлектрический волновод, в котором помимо основной моды — поверхностной волны, могут возникать т,н. "металЛИЧЕСКИЕ МОДЫ, Т.8, МОДЫ ПОЛОГО металлического вол новода, в данном случае являеощиеся паразитными. Таким образом

ГДВ с металлизированной оболочкой становится многомодовым волноводом. Вероятность возникновения параэитных мод особенно велика при изгибах ГДВ.

При этом нарушается равномерность амплитудно-частотной характеристики, возникает нестабильность модуля коэффициента передачи и фазы в канализируемой волне. Чтобы избежать этого необходимо обеспечить фильтраци о паразитных мод, для чего в данной конструкции служит внутренний слой поглотителя 3, нанесенный под металлизацию 4.

Все применяемые в настоящее время поглотители представляют собой смолы, либо полимеры с наполнением (Окислы железа, графит и т.п.). A

Диэлектрическая проницаемость указанных тлатериалов соизмерима или гораздо больше диэлектрической проницаемости волноведущей части ГДВ. В связи с этим при достаточной толщине поглотителя возникает опасность искажения распределения оптической плотности в поперечном сечении ГДВ и "отсоса" значительной части поля на оболочку. При этом возрастают погонные потери в волноводе, Чтобы избежать этого явления толщина поглотителя Ь (слой 3) должна быть достаточно тонкой по сравнению с площадью поперечного сечения волноведущей части S (слой 1). Расчеты и эксперименты показывают, что для передачи поверхностной волны без искажений Ь не должно превосходить "4/20, При этом тангенс угла диэлектрических потерь слоя 3 должен быть достаточно вет ик, (tg д -= 0,5), чтобы обеспечить надежную фильтрацию (затухание) паразитных мод.

Указанные требования к поглотителю удобнее всего реализовать в виде ленточной наметки, причем ширина поглощающей ленты ле>кит в пределах:Зт2 = Ь = 412, гдет2- шаг намотки.

В этом случае, также как и для металлической намотки, при изгибе ГДВ с радиусами 8 20iL в защитной оболочке гарантирована сплошная поглощающая поверхность, надежно фильтрующая паразитные типы волн;

Конкретный образец волновода со звездообразным волнсведущим слоем в оболочке из очищенного полиэтилена с радиусом

1794264 луча слоя 1-15 мм и внешним радиусом слоя

5-18 мм (толщина лент из металла и поглотителя — 0,1 мм при ширине 35 мм) испытывался в диапазоне 32 + 37 Ггц. Во всем диапазоне образец имел погонные потерИ не хуже 0,5 дб/м, т.е. не хуже, чем беэ оболочки, При изгибах с радиусом R =203, (А — длина волны) волновод имел экранировку не хуже — 60 дб при нестабильности

Формула изобретения

Гибкий волновод, содержащий волноведущую часть, защитную оболочку, выполненную в виде намотки ленты иэ поглощающего материала, на которой размещена намотка ленты из металла, и внешний защитный слой, отл ича ю щий с я тем, что, с целью уменьшения погонных потерь и улучшения экранировки при резких модуля коэффициента передачи не хуже 0,1 дб и нестабильность фазы не хуже 0,5.

Таким образом, предложенная конструкция ГДВ позволяет, по сравнению с прототипом, при надежной фильтрации параэитных мод обеспечить передачу поля основной моды без искажений и увеличения потерь, а также улучшить экранировку волновода при резких изгибах.

10 изгибах, ширина а1 и толщина Ь ленты из поглощающего материала лежит в пределах

15 ЗЦ1 < а 411; Ь а ЧЯ/20, где т1 — шаг намотки; $ — площадь поперечного сечения волноведущей части, ширина а ленты из металла лежит в пределах 3 а2 4ц, где

tg — шаг намотки, а в качестве материала внешнего защитного слоя использована каучуковая композиция, 1794264

Состави-;ель О.Столерова

Техред М.Морген ran Корректор О.Густи

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 533 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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