Волноводное герметизирующее окно
Владельцы патента RU 2400873:
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" (RU)
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для герметизации сложных многоканальных систем распределения СВЧ-сигнала в антенных решетках. Техническим результатом является уменьшение продольных габаритов при одновременном выведении резонансного пика (fрез) за пределы рабочего диапазона частот, а также повышение надежности герметизации. Волноводное герметизирующее окно содержит диэлектрическую пробку и металлический фланец. Для достижения технического результата диэлектрическая пробка выполнена в виде прямоугольной пластины с закругленными узкими сторонами и установлена вакуум-плотно в металлический фланец между двумя диафрагмами с резонансным окном в каждой, к которым она примыкает вплотную и соосна им. Величина нахлеста диафрагмы на широкую стенку пробки не превышает где λ - длина волны в свободном пространстве, ε - диэлектрическая проницаемость материала пробки, а высота резонансного окна, толщина металлической диафрагмы, высота, ширина и толщина диэлектрической пробки выбираются из условия согласования. 2 ил.
Предлагаемое техническое решение относится к радиотехнике и может использоваться для герметизации сложных многоканальных систем распределения СВЧ-сигнала в антенных решетках.
Известно волноводное СВЧ-окно баночного типа [SU 1725685 A1, опубл. 28.02.1994], содержащее отрезок цилиндра круглого волновода с установленной в нем поперечной вакуум-плотной диэлектрической перегородкой и соосно присоединенные к нему с обеих сторон прямоугольные волноводы, размер широкой стенки которых превышает диаметр цилиндра. При этом, по крайней мере, одно основание цилиндра снабжено двумя внутренними сегментными выступами, хорды которых параллельны широким стенкам прямоугольных волноводов, дуги окружностей которых концентричны боковой стенке цилиндра и имеют с ней зазоры, выполненные определенных размеров.
Известна герметизирующая волноводная секция [SU 672677, опубл. 05.07.1976], содержащая отрезок волновода и плотно установленную в нем диэлектрическую вставку с трансформирующими участками. На трансформирующих участках выполнены отверстия перпендикулярно широким стенкам волновода.
Недостатком этих герметизаторов являются большие габариты.
В практике электровакуумных приборов СВЧ [И.В.Лебедев. Техника и приборы СВЧ, под ред. Н.Д.Девяткова, изд. «Высшая школа», Москва, 1970, стр.156-157] известны малогабаритные герметизирующие окна, содержащие диэлектрическую пластину и установленную с одной стороны от нее металлическую диафрагму, вакуум-плотно спаянные друг с другом и стенками герметизируемого волновода.
Недостатками этих устройств являются наличие резонансного пика в рабочем диапазоне частот и низкая надежность вакуум-плотного шва.
Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому техническому решению является волноводное герметизирующее окно [SU 559309, опубл. 25.05.1977 г.], содержащее диэлектрическую пробку и компенсирующие элементы, выполненные в виде металлических дисков с цилиндрическими проточками, между которыми соосно им установлена в биметаллической обойме диэлектрическая пробка, расстояние от плоскости которой до цилиндрической проточки не превышает четверть длины волны в волноводе. Недостатками этого технического решения являются большие продольные габариты и наличие резонансного пика в рабочем диапазоне частот.
Технический результат предлагаемого решения заключается в уменьшении продольных габаритов при одновременном выведении резонансного пика (fрез) за пределы рабочего диапазона частот и повышении надежности герметизации.
Сущность предлагаемого волноводного герметизирующего окна состоит в том, что оно содержит диэлектрическую пробку и металлический фланец.
Новым в предлагаемом техническом решении является установка диэлектрической пробки, выполненной в виде прямоугольной пластины с закругленными узкими сторонами, вакуум-плотно в металлический фланец между двумя диафрагмами с резонансным окном в каждой, к которым она примыкает вплотную и соосна им, причем величина нахлеста диафрагмы на широкую стенку пробки не превышает , где λ - длина волны в свободном пространстве, ε - диэлектрическая проницаемость материала пробки, а высота резонансного окна, толщина металлической диафрагмы, высота, ширина и толщина диэлектрической пробки выбираются из условия согласования.
На фиг.1 приведен чертеж общего вида предлагаемого волноводного герметизирующего окна.
На чертеже общего вида (фиг.1):
- а - ширина диэлектрической пробки;
- b1 - высота диэлектрической пробки;
- d - толщина диэлектрической пробки;
- b2 - высота резонансного окна;
- t - толщина металлической диафрагмы;
- Δh - величина нахлеста диафрагмы на широкую стенку диэлектрической пробки;
- w - продольный габарит волноводного герметизирующего окна.
На фиг.2 - график зависимости КСВ от частоты для прототипа и конкретной реализации (марка диэлектрика пробки - 22ХС2, а=0.58λ, b1=0.21λ, d=0.012λ, b2=0.15λ, t=0.012λ, Δh=0.03λ, w=0.04λ) волноводного герметизирующего окна.
Волноводное герметизирующее окно содержит диэлектрическую пробку (1) и металлический фланец (2). Диэлектрическая пробка, выполненная в виде прямоугольной пластины с закругленными узкими сторонами, установлена вакуум-плотно в металлический фланец (2) между двумя диафрагмами (3) с резонансным окном (4) в каждой, при этом диэлектрическая пробка соосна этим окнам и вплотную примыкает к диафрагмам (3), причем величина нахлеста (Δh) диафрагмы на широкую стенку диэлектрической пробки (а) не превышает 
, где λ - длина волны в свободном пространстве, ε - диэлектрическая проницаемость материала пробки, а высота резонансного окна (b2), толщина металлической диафрагмы (t), высота (b1), ширина (а) и толщина (d) диэлектрической пробки выбираются из условия согласования.
Принцип действия предлагаемого устройства состоит в том, что электромагнитная волна проходит через волноводное герметизирующее окно с минимальным коэффициентом отражения, а диэлектрическая пробка в нем обеспечивает надежную вакуум-плотность и устойчивость герметизируемых волноводных трактов к воздействию высокого уровня мощности. Выведение резонансного пика (fрез) из области рабочих частот волноводного герметизирующего окна достигается за счет установки с обеих сторон диэлектрической пробки диафрагм с резонансным окном в каждой с нахлестом диафрагмы на широкую стенку диэлектрической пробки, не превышающим , где λ - длина волны в свободном пространстве, ε - диэлектрическая проницаемость материала пробки. Высота резонансного окна, толщина металлической диафрагмы, высота, ширина и толщина диэлектрической пробки выбираются из условия согласования.
Уменьшение продольных габаритов волноводного герметизирующего окна достигается за счет использования малоразмерных элементов, согласование которых производится в поперечном размере.
Повышение надежности герметизации обеспечивается за счет использования одновременно двух диафрагм по обе стороны от диэлектрической пробки.
Таким образом, технико-экономические преимущества предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом заключаются в уменьшении продольных габаритов при одновременном выведении резонансного пика (fрез) из области рабочих частот и повышении надежности герметизации.
Волноводное герметизирующее окно, содержащее диэлектрическую пробку и металлический фланец, отличающееся тем, что диэлектрическая пробка выполнена в виде прямоугольной пластины с закругленными узкими сторонами и установлена вакуумплотно в металлический фланец между двумя диафрагмами с резонансным окном в каждой, при этом диэлектрическая пробка соосна с этими окнами и вплотную примыкает к диафрагмам, причем величина нахлеста диафрагмы на широкую стенку диэлектрической пробки не превышает 
где λ - длина волны в свободном пространстве, ε - диэлектрическая проницаемость материала пробки, а высота резонансного окна, толщина металлической диафрагмы, высота, ширина и толщина диэлектрической пробки выбираются из условия согласования.
