Многоканальное вращающееся сочленение

 

Изобретение относится к СВЧ-технике и может быть использовано в передаче и приеме электромагнитной энергии от подвижной части антенн к неподвижной части СВЧ-трактов. Техническим результатом является упрощение устройства, увеличение развязки между каналами и уменьшение потерь. В сочленение введены втулки в виде усеченных конусов, которые надеваются на концы коаксиальных линий и поглощающие кольца, надеваемые на концы смежных коаксиальных линий. Смежные концы смежных линий имеют втулки разных типов: одни с внутренним дросселем, другие без дросселя, а высота втулок выбирается из приведенного соотношения. 1 ил.

Изобретение относится к СВЧ-технике и может быть использовано в передаче и приеме электромагнитной энергии от подвижной части антенн к неподвижной части СВЧ-трактов приемопередающих комплексов радиосвязи и радиолокации Известно многоканальное вращающее сочленение, заявка Японии N 56-51522, H 01 P 1/161, 5/06 от 02.08.73 г., представляющее собой волноводный переход, содержащий круглые волноводы, которые соединены через вращающееся сочленение; коаксиальный волновод, который установлен с внешней стороны круглого волновода соосно с ним и соединен с круглым волноводом; первый блок возбудителей, который связан с круглым волноводом и возбуждает взаимно независимые типы волн TE₁₁ и TМ₀₁ или TE₁₁ и TE₀₁; второй блок возбудителей, который связан с канальным волноводом и возбуждает взаимонезависимые типа волн TE₁₁ и TEM или TE₀₁, и TEM, имеет сложную конструкцию, повышенные потери - более 0,2 дБ из-за трудностей реализации оптимального возбуждения ортогональных волн и низкие развязки смежных каналов - не более 25-30 дБ из-за использования дросселей без дополнительного поглощения энергии.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является многоканальное вращающееся СВЧ-сочлинение, представленное в заявке Японии N 62-39842, H 01 P 1/06//H 01 P 5/02 от 08.04.81 г.,содержащее концентрично расположенные коаксиальные линии с различными диаметрами. Внешний проводник внутренней линии используется в качестве внутреннего проводника соседней смежной линии. На коаксиальных линиях установлен дроссель. С внешними линиями соединены шлейфовые согласующие уголки. В соответствии с характеристическими импедансами и электрической длиной упомянутых уголков осуществляется преобразование полных сопротивлений. Подобная дроссельная конструкция имеет малые развязки между каналами - не более 30 дБ по причине конечной проводимости и узкополосности дроссельных зазоров, большие габариты и сложную конструкцию из-за совмещенного дроссельного узла (поз. 3, см. чертеж). Кроме того, сложная конфигурация шлейфовых уголков (поз.11, чертеж) не позволяет добиться КСВ менее 1,5, что соответствует потерям (на отражение) порядка 0,2 дБ.

Задача, на которую направлено данное изобретение заключается в упрощении устройства, увеличении развязки между каналами и уменьшении потерь.

Поставленная задача решается тем, что введены поглощающие кольца и втулки двух типов, первые втулки в виде усеченного конуса с осевым отверстием, надеваются на один конец внешнего проводника коаксиальной линии и присоединяются к нему, вторые втулки, в виде усеченного конуса с осевым отверстием и внутренним дросселем, надеваются на другой конец внешнего проводника тех же коаксиальных линий вместе с поглощающими кольцами, верхний внешний диаметр втулок равен диаметру внешнего проводника коаксиальной линии, на которую втулка надевается, нижний внешний диаметр втулок равен внутреннему диаметру внешнего проводника смежной коаксиальной линии, причем смежные концы смежных линий имеют втулки разных типов, а высота втулок выбирается из условия h ≈ λ₀/4,6, где λ₀ - средняя длина волны рабочего диапазона, мм.

Структурная схема заявляемого устройства многоканального вращающегося сочленения приведена на чертеже.

Многоканальное вращающееся сочленение содержит первый, второй и третий каналы, обозначенные римскими цифрами I,II,III соответственно. Каждый из каналов образован концентрично расположенными коаксиальными линиями 1-3 с различными диаметрами. Втулки 4 первого типа в виде усеченного конуса с осевым отверстием одеваются на один конец внешнего проводника коаксиальной линии и присоединяются к нему. Вторые втулки 5 в виде конуса с осевым отверстием надеваются на другой конец внешнего проводника тех же коаксиальных линий вместе с поглощающими кольцами 7 и подшипниками 8, которые примыкают с другой стороны к дросселям 9. Причем верхний внешний диаметр втулки (например, поз. 5) примерно равен диаметру внешнего проводника коаксиальной линии (поз. 1), нижний внешний диаметр втулки (поз 5, со стороны поглощающего кольта поз. 7) равен внутреннему диаметру внешнего проводника смежной коаксиальной линии (поз. 2). Дроссель 10 и подшипник 11 устанавливаются в рассечку внешнего проводника внешней коаксиальной линии. Высота втулок первого и второго типов выбирается из условия согласования, минимума потерь и составляет примерно λ₀/4,6 [мм], где λ₀ в миллиметрах - средняя длина волны рабочего диапазона.

Устройство работает следующим образом. При подаче сигнала в первый канал I, например, слева направо, возбуждается штырем коаксиальной линии 1 (например, жесткий кабель с внутренним диэлектриком) волна TEM, которая по линии 1 распространяется слева направо и возбуждает штырем (правым) коаксиальной линии волну H₁₀ в выходном волноводе канала I. При этом энергия из канала I в канал II попадает ослабленной на 60 и более децибелл за счет применения втулки 5 с дросселем 6, поглощающего кольца 7 смазки подшипника 8 (в которой происходит дополнительное затухание энергии) и дросселя 9 при рассмотрении утечки энергии по пути из первого во второй каналы слева. Справа же энергия из канала I в канал II не попадает, так как втулка 4 припаяна к центральному проводнику коаксиальной линии 2 канала II. Благодаря тому, что смежные концы смежных линий имеют втулки разных типов энергия из канала I в канал III также не попадает за счет жесткого паянного соединения втулки 4 к центральному проводнику коаксиальной линии 3 канала III. Аналогично работают каналы II и III. Количество каналов может быть более трех и формируются они аналогично рассматриваемому трехканальному подвижному соединению. Подвижность сочлинения - вращение вокруг общей оси обеспечивается соединениями дроссельного типа 6, 9, 10 и подшипниками 8, 11.

Минимальные потери в каналах - менее 0,1 дБ достигаются выбором высоты втулок 4,5, равной примерно λ₀/4,6 , где λ₀ - средняя длина волны рабочего диапазона, мм. При этом создаются оптимальные условия трансформации волны TEM в волну H₁₀ и обратно при оптимальном расстоянии от оси втулки до короткозамкнутой стенки ( торцевой) волновода, торцевая короткозамкнутая стенка на этапе настройки делается подвижной. Простота конструкции достигается использованием одного дросселя в рассечке внешнего проводника внешней коаксиальной линии, в прототипе же все внешние проводники коаксиальных линий рассечены и в рассечках установлены соответствующие (длинам волн) дроссели.

Формула изобретения

Многоканальное вращающееся сочленение, содержащее концентрично расположенные коаксиальные линии с различными диаметрами и дроссель, установленный на внешнем проводнике внешней линии, отличающееся тем, что введены поглощающие кольца и втулки двух типов, первые втулки в виде усеченного конуса с осевым отверстием надеваются на один конец внешнего проводника коаксиальной линии и присоединяются к нему, вторые втулки в виде усеченного конуса с осевым отверстием и внутренним дросселем, надеваются на другой конец внешнего проводника тех же коаксиальных линий вместе с поглощающими кольцами, верхний внешний диаметр втулок равен диаметру внешнего проводника коаксиальной линии, на которую втулка надевается, нижний внешний диаметр втулок равен внутреннему диаметру внешнего проводника смежной коаксиальной линии, причем смежные концы смежных линий имеют втулки разных типов, а высота втулок выбирается из условия h ≈ λ₀/4,6, где λ₀ - средняя длина волны рабочего диапазона, мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1