Передающая схема

 

Изобретение относится к передающим схемам полосового типа с использованием пенопластика. Техническим результатом является уменьшение диэлектрических потерь. Для этого в пенопластике в зоне полосовой сети выполнены выемки, форма которых соответствует форме элементов проводниковой сети, при этом волновые характеристики передающей схемы не ухудшаются. Образовавшиеся при этом каналы используются для принудительного охлаждения полосовой сети воздухом или другим охлаждающим агентом. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к передающим схемам, выполненным в виде узла, состоящего из первой проводниковой базы, первого слоя диэлектрика с в основном постоянной толщиной, внутренней проводниковой структуры заданной формы, второго слоя диэлектрика с примерно постоянной толщиной и второй проводниковой базы. Такого рода передающие схемы используются, например, в качестве распределительных цепей в фазированных антенных решетках или многолучевых антеннах. Недостатком этих хорошо известных передающих схем является сравнительно небольшая допустимая передаваемая мощность, ограничиваемая тепловыделением в слоях диэлектрика вблизи внутренней проводниковой структуры. Это тепловыделение - следствие потерь энергии в диэлектрике, может привести к перегреву передающей схемы.

Усовершенствованная передающая схема описана в патенте GB-A-2217114, где полосовая сеть размещена в канавке, выполненной в одном слое диэлектрика, так, что одна сторона полосовой сети свободна от диэлектрика. Для применения при больших мощностях эта известная передающая схема имеет тот недостаток, что одна сторона полосовой схемы все таки содержит диэлектрик, который может вызвать перегрев, особенно если электромагнитное поле имеет тенденцию к концентрации на той стороне, на которой расположен диэлектрик.

Для распределительных схем эта известная передающая схема имеет еще один недостаток, заключающийся в том, что полосовая сеть не симметрична в том смысле, что скорость электромагнитных волн различна на сторонах с диэлектриком и без него. В связи с этим фазовые длины частей полосовой сети не вполне определенны, что недопустимо для распределительных схем.

Задачей настоящего изобретения является создание передающей схемы, которая не имела бы указанных недостатков. Это достигается тем, что в передающей схеме по крайней мере на части полосовой сети оба диэлектрических слоя имеют выемку, форма которой по крайней мере существенно соответствует форме указанной части полосовой сети, так, что в этой части передающей схемы почти не содержится диэлектрика.

Для поддержания полосовой сети в первом предпочтительном варианте изобретения ширина выемок по крайней мере локально меньше, чем ширина полосовой сети (объем диэлектрика мал), что приводит к значительному уменьшению диэлектрических потерь. Оставшийся диэлектрик присутствует только на кромке внутренней проводниковой структуры, где напряженность электрического поля и, следовательно, величина местных диэлектрических потерь уменьшается. Обычно нет необходимости закреплять внутреннюю проводниковую структуру на всем ее протяжении и, следовательно, бывает достаточно лишь небольшого количества диэлектрика между внутренней проводящей структурой и проводниковыми базами в тех местах, где это закрепление необходимо.

Во втором самом предпочтительном варианте изобретения полосовая сеть может быть помещена на диэлектрической пленке, которая по крайней в основном расположена между первым и вторым слоями диэлектрика. При этом появляется возможность выбирать ширину выемки более чем ширина полосы. В этом случае обеспечивается полное устранение диэлектрических потерь в слоях диэлектрика. Кроме того, появляется дополнительное преимущество, заключающееся в том, что полосовая схема может быть выполнена в виде печатной схемы на диэлектрической пленке. Благодаря этому даже сложные внутренние проводниковые структуры могут изготавливаться при сравнительно низкой стоимости.

Полученные таким образом передающие схемы способны передавать большие мощности, при этом ограничивающими факторами являются омические потери во внутренней проводниковой структуре и диэлектрические потери в диэлектрической пленке. Путем использования каптона, например, или полиамида эти диэлектрические потери можно снизить.

К дополнительным преимуществам изобретения относится то, что передаваемая мощность может быть еще более увеличена путем охлаждения внутренней проводниковой структуры. Еще один предпочтительный вариант изобретения характеризуется тем, что в нем предусмотрены средства для подачи потока жидкости вдоль по крайней мере части полосовой схемы для охлаждения последней. Для этой цели в диэлектрическом слое могут быть выполнены дополнительные выемки. Использование осушенного воздуха также предотвращает проникновение влаги к передающей схеме; указанная влага может вызвать дополнительные потери.

Особенно желательно, чтобы диэлектрическая пленка была выполнена из синтетической пены, отличающейся высокими абсорбционными качествами.

Далее изобретение описано более детально со ссылками на следующие чертежи: Фиг. 1 - схематический вид в плане передающей схемы; Фиг. 2 - сечение первого варианта передающей схемы согласно данному изобретению; Фиг. 3 - сечение второго варианта передающей схемы согласно данному изобретению; Фиг. 4 - сечение третьего варианта передающей схемы согласно данному изобретению.

На фиг. 1 показан схематический вид в плане передающей схемы, которая имеет внутреннюю проводниковую структуру 1. Последняя может быть использована, например, для распределения микроволновой энергии, подаваемой на ввод 2, по четырем выводам 3a, 3b, 3c и 3d. Такого рода передающие схемы часто применяются, например, в антеннах с передатчиком или приемником, присоединенным к вводу 2, и излучающими элементами, присоединенными к выводам 3a, 3b, 3c, 3d. При этом внутренняя проводниковая структура 1 обычно представляет собой полосовую схему внутри описанной ниже слоистой конструкции.

На фиг. 2, демонстрирующей сечение по линии АА'' фиг. 1, показана возможная конструкция передающей схемы, выполненная в соответствии с данным изобретением. Внутренняя проводниковая структура 1 расположена между первой проводниковой базой 5, первым диэлектрическим слоем 6, вторым диэлектрическим слоем 7 и второй проводниковой базой 8. Для предотвращения диэлектрических потерь диэлектрик вблизи внутренней проводниковой структуры 1 частично удален с образованием выемок 9, 10, выполненных соответственно в первом 6 и вторым 7 диэлектрических слоях. Форма выемок 9 и 10 в основном соответствует форме внутренней проводниковой структуры 1, как это показано на фиг. 1. В то же время обеспечивается достаточное крепление внутренней проводниковой структуры 1. Следует заметить также, что внутренняя проводниковая структура 1 обычно имеет форму, значительно более сложную, чем показано на фиг. 1. Это является следствием не только более сложных функций, но также следствием использования различных компенсационных элементов для увеличения частотного диапазона.

На фиг. 3 показано сечение по линии АА'' другой возможной конструкции передающей схемы, соответствующей данному изобретению. Выемки 9, 10 здесь не имеют днища. Это означает, что проводниковая структура 1 свободна (лишена опоры) всюду за исключением краев, которые зажаты между первым 6 и вторым 7 диэлектрическими слоями. Путем выполнения стенок выемок 9 и 10 конусными, как показано на фиг. 3, можно еще более уменьшить потери в диэлектрике. Описанная конструкция наиболее целесообразна, если внутренняя проводниковая структура 1 легка, например, если в ней использованы тонкие пластинки. При этом могут возрасти омические потери во внутренней проводниковой структуре 1, однако этому может быть противопоставлено охлаждение путем подачи достаточного количества охладителя, например, холодного воздуха, в каналообразные выемки 9 и 10 вблизи ввода 2 с последующим отводом его через выводы 3a, 3b, 3c, 3d. Такая конструкция может быть реализована также при более сложных формах внутренней проводниковой структуры 1, например, путем выполнения дополнительных выемок в диэлектрических слоях 6 и 7, специально предназначенных для транспортирования охлаждающего агента. Дополнительные выемки также необходимы, если выемки 9 и 10 не расположены на всей протяженности внутренней и проводниковой структуры 1, но только на части протяженности, например, у ввода 2. Эта часть, когда она присоединена к передатчику, является наиболее теплонапряженной.

На фиг. 4 показано сечение по АА'' другого возможного варианта конструкции передающей схемы согласно данному изобретению. Здесь внутренняя проводниковая структура 1 выполнена как полосовая схема на диэлектрической пленке 11, например, в виде печатной схемы. Такая конструкция имеет то преимущество, что даже сложные передающие схемы могут быть выполнены с минимальными затратами средств.

Выемки 9 и 10 могут иметь ширину большую, чем прилегающие части внутренней проводниковой структуры 1, так как крепление обеспечивается диэлектрической пленкой 11. В самой диэлектрической пленке 11 также возникают диэлектрические потери, однако они могут быть уменьшены выбором соответствующего материала, такого, как каптон, полиамид, армированный стекловолокном. Здесь также целесообразно создание системы охлаждения структуры 1 и диэлектрической пленки 11 с помощью выемок 9, 10.

Хотя вышеописанная слоистая конструкция 4 имеет плоскую форму слоев, изобретение применимо и при криволинейной форме слоев, например при использовании в питании конформных антенных решеток.

Формула изобретения

1. Передающая схема, выполненная в виде узла, состоящего из первой проводниковой базы (5), первого слоя диэлектрика (6), имеющего постоянную толщину, второго слоя диэлектрика (7), имеющего постоянную толщину, второй проводниковой базы (8) и полосовой проводниковой сети (1), расположенной между первым слоем диэлектрика (6) и вторым слоем диэлектрика (7) на промежуточном слое диэлектрика, отличающаяся тем, что промежуточный слой диэлектрика выполнен в виде пленки (11), а с слоях диэлектрика (6) и (7) выполнены выемки (9) и (10), форма которых в основном соответствует форме элементов проводниковой сети (1), причем ширина выемок (9) и (10) больше, чем ширина прилегающих элементов сети (1).

2. Схема по п.1, отличающаяся тем, что проводниковая сеть (1) выполнена в виде печатной схемы на пленке (11).

3. Схема по п.1 или 2, отличающаяся тем, что пленка (11) выполнена из каптона или полиамида, армированных стекловолокном.

4. Схема по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что она снабжена источником охлаждающей среды, сообщенным с выемками (9) и/или (10).

5. Схема по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что слои диэлектрика (6) и (7) выполнены из синтетической пены.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4