Делитель мощности и способ изготовления преобразователя типов волн

 

Использование: деление мощности в трактах СВЧ и технология изготовления преобразователя типов волн, входящего в делитель мощности. Сущность изобретения: делитель содержит входной круглый волноводе волной Ню. преобразователь типов волн и выходные прямоугольные волноводы с волной Ню. Преобразователь содержит внешний проводник и внутренний проводник в виде конуса, соединенного с цилиндром. На цилиндре выполнены канавки переменного сечения от прямоугольного до трапецеидального сечений. Внешний проводник изготавливают посредством механической обработки. Канавки выполняют на цилиндре последовательно, используя дисковую и трепецеидальную фрезы. При перемещении трапецеидальной фрезы осуществляют наклон цилиндра относительно направления перемещения трапецеидальной фрезы. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 12 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 Р 5/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТФНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21} 4912541/09 (22) 18,02,91 (4б) 07,04.93 Бюл. ¹ 13 (71) Научно-исследовательский институт радиоприборостроения (72) Г.Ф.Щербаков и B.È,ÊàëóæåíêoB (73) Научно-исследовательский институт радиоприборостроения (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 470881, кл. Н 01 P 5/12, 1975.

Авторское свидетельство СССР №.421079, кл, Н 01 P 11/00, 1974. (54) ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ И СПОСОБ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ТИПОВ ВОЛН (57) Использование: деление мощности в трактах СВЧ и технология изготовления преобразователя типов волн. входящего в

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в волноводных трактах для деления мощности

СВЧ, Целью изобретения является упрощение конструкции, увеличение числа каналов деления, упрощение технологии изготовления.

Цел ь достигается тем, что в конструкции делителя мощности, содержащем последоваТельно расположенные входной круглый волноводс волной Но1, преобразовательтипов волн и выходные прямоугольные волноводы и волной Н1о. равномерно расположенные по окружности. при этом

„„ Ы„„1808151 А3 делитель мощности. Сущность изобретения: делитель содержит входной круглый волновод с волной Н<о. преобразователь типов волн и выходные прямоугольные волноводы с волной Н<о. Преобразователь содержит внешний проводник и внутренний проводник в виде конуса. соединенного с цилиндром. На цилиндре выполнены канавки переменного сечения от прямоугольного до трапецеидального сечений. Внешний проводник изготавливают посредством механической обработки. Канавки выполняют на цилиндре последовательно, используя дисковую и трепецеидальную фрезы. При перемещении трапецеидальной фрезы осуществляют наклон цилиндра относительно направления перемещения трапецеидальной фрезы, 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 12 ил, преобразователь типов волн содержит внешний проводник и внутренний проводник, выполненный в виде конуса, часть внутреннего проводника преобразователя типов волн выполнена в виде цилиндра и в нем равномерно, по его окружности выполнены канавки переменного сечения от прямоугольного до трапецеидального, при этом профиль канавок переменного сечения имеет вид сочетания прямоугольного и трапецеидального сечений, Увеличение числа каналов деления, при пост6янных размерах круглого и прямоугольного волноводов достигается тем, что внешний проводник преобразователя типов волн выполнен в виде усеченного прямого конуса.

1808151

При осуществлении способа. изготовления типов волн. для обеих случаев, включающего изготовление внешнего и внутреннего проводников, цель достигается тем, что внешний и внутренний проводники изготавливают посредством механической обработки и на внутреннем проводнике канавки переменного сечения выполняют на цилиндре или конусе последовательно посредством дисковой и трапецеидальной фрез, при этом, при перемещении трапецеидальной фрезы осуществляют наклон оси цилиндра или конуса относительно направления перемещения трапецеидальной фрезы.

Признаки отличающие устройство позволяют выполнить конструкцию делителя мощности с каналами деления и преобразования, имеющими прямолинейные формы поверхностей и высокую степень повторяемости конфигурации каналов и при постоянных размерах круглого и прямоугольных волноводов получить практически неограниченное число каналов деления, что явля ется новым свойством для такого рода устройств.

Указанное выше позволяет значительно упростить конструкцию, создать делит"ль мощности с малыми потерями на преобразование волны в электрическом поле волноводов и высокой точностью распределения

СВЧ-энергии по каналам деления, не зависимо от их количества, что является новым положительным эффектом, Признаки способа изготовления преобразователя типа волн включают в себя известные технологические приемы механической обработки материалов. токарная обработка и фрезерование, однако такие существенные признаки, как изготовление механической обработкой непосредственно электропроводных поверхностей и при этом получение канавок переменного профиля фрезами постоянного профиля, придают новое свойство известной технологии.

Указанное выше существенно упрощает технологию изготовления преобразователя типов soRH, позволяет получить электропроводные поверхности с лучшей шероховатостью и более точными размерами, а каналы деления с более высокой степенью повторяемости, что является новым положительным эффектом.

Предлагаемые конструкции и способ изготовления иллюстрируются чертежами: на фиг.1 изображен общий вид делителя мощности с цилиндрической поверхностью на внутреннем проводнике преобразователя типов волн; на фиг.2 показан общий вид

10 делителя мощности с конической поверхностью на внутреннем проводнике преобразователя типов волн; на фиг.3 изображен вид с торца делителя мощности, показанного на фиг.2; на фиг,4 показан вид с торца делителя мощности, показанного на фиг.1; на фиг.5— изображено сечение по прямоугольным волноводным каналам в цилиндрической части внутреннего проводника преобразователя; на фиг,б — показан вид с торца на выходные прямоугольные волноводы на фиг.1; на фиг,7 — изображено сечение по трапецеидальным волноводным каналам в цилиндрической части внутреннего проводника преобразователя; на фиг.8 — показано сечение по круглому волноводу и конусу; на фиг.9 — изображена стыковка выходного прямоугольного волновода с преобразователем типов волн; на фиг,10 — показано се20 чение по месту стыковки, изображенному на фиг.1 и 9; на фиг.11 — изображен внутренний проводник преобразователя типов волн; на фиг,12 — показано сечение делителя мощности по оси одного из каналов делителя; на

25 фиг.13 — 18 — изображено в различных сечениях делителя мощности преобразование волны HQ) от круглого волновода в волну Н1о ,с прямоугольных волноводах; на фиг.19 показаны в сечении элементы канала деления

30 СВЧ-мощности и их буквенные обозначения; на фиг,20 изображены на виде с торца фиг,19 элементы канала деления СВЧ-мощности и их буквенные обозначения; на фиг.21 показано взаимное расположение

35. элементов технологического процесса в начале и конце фрезерования прямоугольного профиля канавки; на фиг.22 изобра>кено расположение по фиг.21 при вида с торца; на фиг.23 показаны в сечении геометриче40 ские размеры трапецеидального и прямоугольного волноводов, буквенные обозначения ширины, высоты и угла; на, фиг,24 изображено взаимное расположение элементов технологического процесса в на45 чале и конце фрезерования трапецеидального и смешанного профиля канавки; на фиг.25 — показано взаимное располо>кение по фиг.24 при виде с торца, Делитель мощности содержит входной

50 круглый волновод 1, преобразователь типов волн 2 и выходные прямоугольные волноводы 3, равномерно расположенные по окружности (см, фиг.1 и 2), Для обеспечения удобства функционирования, круглый волновод 1 имеет стыковочный фланец 4, а прямоугольные волноводы 3 изогнуты, разведены и заканчиваются стыковочными фланцами 5, Размеры профиля а и Ь прямоугольного волновода 3 и длина каналов переменного

1808151

55 сечения (не менее 30 длин волн в волноводе) в преобразователе типов волн 2 задаются из условия получения заданных радиотехнических параметров, Преобразователь типов волн 2 в варианте выполнения на фиг.1 содержит: внешний проводник 6, внутренний проводник 7, выполненный в виде конуса. Часть проводника 7 выполнена в виде цилиндра 8, имеющего диаметр d. Диаметр d цилиндра 8 имеет тот же размер, что и внутренний диаметр волновода 1. . Ha цилиндре 8 равномерно по окружности выполнены канавки переменного сечения, причем трапецеидальные канавки 9 плавно переходят в прямоугольные канавки

10, при этом профиль канавок на участке 11 имеет вид сочетания трапецеидального и прямоугольного сечений.

Сечение внутреннего проводника 7 на стыке с его цилиндрической частью 8 имеет форму многогранника, состоящего из граней, равных размеру а в прямоугольных сечениях канавок и размеру а в трапецеидальных сечениях канавок, при этом размер а равен по величине размеру а, Размеры сечения прямоугольных канавок 10 и а и Ь определяются размерами прямоугольного волновода 3.

Входные геометрические размеры трапецеидальных канавок 9 преобразователя 2 определяются диаметром d цилиндра 8, равного внутреннему диаметру круглого волновода 1, числом каналов деления и и высотой а прямоугольного волновода 3.

Переменными величинами канавок 9 и

11 являются размеры аг и Ь|, После соединения, например, пайкой, внешнего проводника 6 и внутреннего проводника 7, в преобразователе образуются волноводные каналы переменного сечения.

Преобразователь типов волн 2 в варианте выполнения на фиг,2 содержит: внешний проводник 12 и внутренний проводник

13, выполненные в виде конуса. Внешний проводник 12 выполнен в виде усеченного конуса, Часть внутреннего проводника 13 также выполнена в виде усеченного конуса

14, На усеченном конусе 14 внутреннего проводника 13 равномерно по окружности выполнены канавки переменного сечения, причем трапецеидальные канавки 15 плавно переходят в прямоугольные канавки 16, при этом профиль канавок на участке 17 имеет вид сочетания трапецеидального и прямоугольного сечений.

Сечение внутреннего проводника 13 на стыке его с усеченным конусом 14 имеет форму многогранника, состоящего из граней равных размеру а в прямоугольных сечениях канавок и размеру а> в трапецеидальных сечениях канавок, при этом размер а> равен по величине размеру а.

Размеры сечения прямоугольных канавок 16 а и Ь определяются размерами прямоугольного волновода 3.

Входные геометрические размеры трапецеидальных канавок 15 преобразователя

2, в этом случае, определяются только числом каналов деления п и.высотой а прямоугольного волновода 3.

Переменными величинами канавок 15 и

17 являются размеры аг и Ь|.

Входной волновод 1 на участке 18 плавно переходит в конический коаксиальный волновод, а затем во внешний проводник 12 преобразователя типов волн 2.

Размеры профиля прямоугольного волновода 3 и длина каналов переменного сечения задаются из тех же условий, что и для варианта делителя мощности, показанного на фиг,1, После соединения, например, пайкой, внешнего проводника 1.2 и внутреннего проводника 13, в преобразователе 2 образуются волноводные каналы деления переменного сечения.

Наличие внешнего проводника 12 преобразователя типов волн, в сочетании с коническим коаксиальным волноводом небольшой длины на участке 18, обеспечивает создание малогабаритных, многоканальных (свыше 10 каналов) делителей и сумматоров СВЧ-мощности.

Для обеспечения качества крепления волноводов 3 вгнездах деталей 6,,7 и 12,13 введены конструктивно-технологические кольца 19 и 20, Изобретение .позволяет все электропроводные поверхности деталей делителя мощности изготавливать механической обработкой, с высокой точностью (Н8, h8) и чистотой (0,8, 1,6) обработки, из медных или алюминиевых сплавов, соединить между собой пайкой серебряными, медными, оловянными или алюминиевыми пропоями, например, ПСр-72, ПСр-40, ПОС-40 и т,д.

Делители 3 могут быть выполнены из стандартных волноводов, например, по

ГОСТ 20900-75, При необходимости, на рабочие и другие поверхности наносятся электропроводные и антикоррозийные покрытия.

Устройство работает следующим образом.

СВЧ-энергия поступает в круглый волновод 1 от электромагнитного источника

1808151 энергии, при этом электрическое поле имеет кольцевую волнутипа Нщо(сечение И вЂ” И).

Далее кольцевая волна, пройдя коаксиальный участок волновода (сеч, К вЂ” К), синфазно возбуждается в трапецеидальных волноводах (сеч, Л-Л),, при обходе их по окружности.

В сечениях М-М, H-H и 0-0 электрическое поле в волноводах преобразуется в волну

Н1о, Подавление парэзитных волн осуществляется за счет выбора длины участка преобразования, При длине этого участка порядка ЗОЛ ь уровень паразитных волн весьма мал.

Мощность суммы волн H

, подводимой к круглому волноводу 1, Потери преобразования не более 0,2 дб, Разноканальность не более 0,2 дб., Способ изготовления преобразователя типов волн (в варианте показанном на фиг,1) осуществляется следующим образом (см. фиг,19,21,22,23,24,25).

Производятся технологические операции:

1, Токарная обработка внешнего проводника 6 совместно с круглым волноводам

Длина 11+ I2 =.50+ 155 = 205 — 0,2 мм; внутренний диаметр d = 40+ 0,025 мм.

2. Токарная обработка цилиндрической части 8 внутреннего проводника 7.

Длина !э = 160 — 0,2 мм; наружный диа.метр d = 40+ 0,018; +0,002 мм, Для упрощения технологии одновременно производится операция токарной обработки конического участка (4 внутреннего проводника 7, Длина l4 = 41 +.0,.1 мм; диаметр основания участка d<.ó. = 8.8-0,036 мм; радиус скругления острия r = 0,15 мм.

Чистота механической обработки поверхностей по пп, 1 и 2 0,8, 3. Фрезерование восьми канавок на цилиндре 8 равномерно по всей окружности: — Параллельно оси цилиндра 8 дисковой фрезой 21, с профилем прямоугольного волновода.

Размеры профиля а = 3.4+ 0,018 мм; b =

7,2 + 0,018 мм;

Длина 1; + Ie = 10 + 67 = 77 - 0.2 мм. — С наклоном оси цилиндра 8, дисковой фрезой 22, с профилем трапецеидального волновода, Размеры профиля а1 = 3,4+ 0,018 мм; Ь

= 15,9+ 0,018 мм; d = 45 + 5; длина !в + Ит =

67 + 78 = 145 + 0,2 мм, до выхода фрезы 22 из диаметра d = 40 мм.

10 поверхностей Ср3 выбраны: у круглого волновода 1 и внешнего

20 . проводника 6

d = 40+ 0,025 мм, у цилиндров 8 d = 40

+ 0,018 0,002 мм

25 поверхностей 0,8.

30 6. Соединение деталей 3 с преобразова50

Проходом фреэы 22 по канавке фрезы

21 на длине Ig = 67 мм обеспечивается получение канавок переменного сечения. Совмещение в одной плоскости осей прямоугольных и трапецеидальных канавок обеспечено применением одной делительной головки на фрезерном станке для фрезерования восьми канавок обоего профиля.

Чистота механической обработки поверхностей по п,3 0,8.

В качестве материала — заготовки для деталей обрабатываемых по пп, 1,2 и 3, выбран Пруток ГКР 100 НД МОб ГОСТ 1098875. Покрытие электропроводных

4. Соединение деталей 1 и 6 с цилиндром 8 контактно-реактивной пайкой в среде водорода, для чего допускаемые отклонения

Качество паяных швов соответствовало

ОСТ4 Г0,054,035.

5. Изготовление волновода прямоугольного 3 из трубы ДПРНТ 7,2 х 3,4 х 0,5 НД Л96

ГОСТ 20900, Чистота внутренних электропроводных телем 2 припоем ПСр72 в среде водорода

Качество паяных швов соответствовало

ОСТ4 Г0,054.035.

7. Проверка изделия на механическую прочность избыточным давлением воздуха или газа 1+0,2 эти. в течение 10 мин. Утечек газа и разрушений не наблюдалось, 8. Проверка изделия на герметичность избыточным давлением воздуха или газа

0,5+0,2 ати в течение 10 мин, Утечки газа не наблюдались. .9, Проверка изделия по радиотехническим параметрам на соответствие Т.У. Ðåзультаты изменений со стороны прямоугольных волноводов: КСВН = 1,0 в диапазоне 3%; КСВН = 1,15 в диапазоне 5%: потери преобразования не более 0,2 дб; разноканальность не более 0,2 дб.

Формула изобретения

1. Делитель мощности, содержащий последовательно расположенные входной круглый волновод с волной Н оь преобразователь типов волн и выходные прямоугольные волноводы с волной Н1р, равномерно расположенные по окружности, при этом преобразователь типов волн содержит внешний проводник и внутренний проводник, выполненный в виде конуса, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения

1808151

10 конструкции, часть внутреннего проводника преобразователя типов волн выполнена в виде цилиндра и в нем равномерно по его окружности выполнены канавки переменного сечения от прямоугольного до трапецеидального, при этом профиль канавок переменного сечения имеет вид сочетания прямоугольного и трапецеидального сечений.

2, Делитель по п,1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения числа каналов деления, внешний проводник преобразователя типов волн выполнен в виде усеченного прямого конуса, 3, Способ изготовления преобразователя типов волн, включающий изготовление внешнего и внутреннего проводников, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упроще5 ния технологии изготовления, внешний и внутренний проводники изготавливают посредством механической обработки, а нэ внутреннем проводнике канавки перемен ного сечения выполняют на цилиндре или

10 конусе последовательно посредством дисковой и трапецеидальной фрез, при этом при перемещении трапецеидальной фрезы осуществляют наклон оси цилиндра или конуса относительно направления перемеще15 ния трапецеидальной фрезы, 1808151

1808151

1808151

180H I! i1

Л - Х

Ра"г 5

П-Ю

Ф Ю,у

1808151

1808151

Составитель Г.Щербакова

Техред М.Моргентал Корректор М.Андрушенко

Редактор Л.Волкова

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

Заказ 1401 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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