Изгибы коаксиальных линий.

Изгибы жестких коаксиальных линий выполняются под углом 90⁰ в виде двух пересекающихся под прямым углом труб спаянных по сгибу Рис.52 (а) либо в виде скругленных колен Рис.52 (б) внутри которых располагается центральный проводник линии.

Рис. 52. Прямоугольный (а) и плавный (б) изгибы коаксиальной линии

Эквивалентная схема коаксиального уголка может быть представлена в виде отрезка линии длиной в середине которого включена параллельная емкость Рис.10 (б).

Рис. 10. Диэлектрическая опорная шайба простейшей формы в коаксиальной линии (а) и ее схема замещения отрезком линии и емкостью (б): 1 - внутренний проводник; 2 - внешний проводник; 3 – диэлектрическая опорная шайба

Лекция от 15,05,2013

Для улучшения согласования уголкового изгиба необходимо уменьшить паразитную емкость изгиба, что достигается 2 способами: уменьшением диаметра центрального проводника (рис.53) или срезом центрального проводника на величину (рис.53б). В ряде случаев, для уменьшения отражения при изгибе на 90* применяют 2 уголка по 45* каждый, расположенные на расстоянии . Для улучшения согласования длина плавных изгибов должна быть кратной .

Рис. 53. Прямоугольные изгибы с коррекцией неоднородностей

Такие волноводы предназначены для соединения жестких волноводов со смещенными или пересекающимися осями. Основные требования к таким волноводам: гибкость, механическая прочность, обеспечение минимальных потерь при включении в ЛП. Конструкция гибкого волновода приведена на рис.54.

Рис. 54. Гибкий волновод: 1 – гофрированная волноводная труба; 2 – соединительные фланцы; 3 – резина

Он состоит из гофрированной волноводной трубы прямоугольного сечения 1) с соединительными фланцами 2) на концах. Для предохранения от коррозии и увеличения срока службы внешняя поверхность такого волновода покрывается слоем резины 3). Сильное влияние на механические и электрические свойства гибкого волновода оказывает геометрия гофра. Правильно выбранная геометрия обеспечивает изгиб с малым радиусом в Е и Н плоскостях без изменения поперечного сечения волновода. Для снижения влияния неоднородностей, вызванных гофрированной структурой стенок волновода, глубину гофрирования делают значительно меньше длины волны в волноводе. ( ) На рис.55 приведена форма гофр, обеспечивающих наилучшие механические и электрические характеристики.

Рис. 55. Участок гофрированной бесшовной трубы (а) и форма гофра (б)

Верхняя и нижняя части гофра выполняются закругленными, причем радиус закругления выбирается в соответствии с толщиной стенки волновода и материалом волноводной трубы. Например, для латуней марок Л62 и Л68 такой радиус должен быть не менее чем в 5 раз больше исходной толщины стенки волновода, а для бериллиевой бронзы – в 6 раз. Высота гофра, как правило, составляет от 0.7 до 0.8 . Технологический процесс изготовления гибкого волновода включает следующие операции:

1. Получение заготовки

2. Гофрирование волноводной трубы

3. Сборка с фланцами

4. Покрытие наружной поверхности волновода резиной

5. В случае необходимости – серебрение контактных поверхностей фланца и внутренней поверхности волноводной трубы.

Гофрированные волноводные трубы изготавливают из тонкостенных (0.12…0.4 мм) латунных труб (марок Л62, Л68, Л96) с малым разбросом по толщине стенки и высокой чистотой внутренней поверхности. При этом прямоугольные заготовки получают из тонкостенной круглой трубы. В качестве заготовок целесообразно выбирать трубы повышенной точности. Переход от круглого поперечного сечения к прямоугольному осуществляется волочением. Гофрирование волноводных труб выполняется двумя основными методами: формовка жестким пуансоном и формовка эластичным пуансоном по жесткой матрице. Первый метод включает следующие способы:

1. Профилирование на зубчатой оправке

2. Профилирование разжимным пуансоном

3. Зафиксированное обжатие гофра

В качестве примера рассмотрим 1й способ. При данном способе волноводная труба надевается на зубчатую рейку, а конец трубы заправляется во впадину рейки. Рейка с надетой на нее трубой прокатывается через фильерное устройство, состоящее из 4 шестерен (рис.56).

Рис. 56. Фальер из зубчатых колес для гофрирования.

Зубья шестерен входят в зацепление с рейкой и за счет этого происходит обкатывание трубы с четырех сторон (рис.57)

Рис. 57. Схема формования гофра

После того, как рейка протягивается фильером в одном направлении и на поверхности создаются гофры, вращаясь в обратную сторону шестерни фильера способствуют извлечению гофрированой секции вместе с оправкой. Вращение с частотой n=10 об/мин при прямом ходе и n=20 об/мин при обратном осуществляют или вручную (при единичном) или от электродвигателя через редуктор (при массовом производстве). При вращении от электродвигателя необходимо предусмотреть ограничительные выключатели по длине рейки (концевики) и реверс движения. Рассмотренный способ обеспечивает неизбежную погрешность формы гофры. Это связано с тем, что в конструкции зубчатой оправки и фильера всегда должен присутствовать зазор. Вытяжка металла стенки заготовки получается неравномерной. Кроме того, возникают трудности с выполнением требования строгой периодичности изменения размеров поперечного сечения за счет набегания погрешности по шагу зубьев рейки. По сравнению с другими способами лучшими характеристиками обладает способ изготовления гофрированных волноводных труб с зафиксированным обжатием гофры. Он обеспечивает высокую точность размеров гофрированных труб, но с другой стороны, характеризуется высокой трудоемкостью и ухудшением чистоты внутренней поверхности трубы по сравнению с исходной. Указанные недостатки отсутствуют при изготовлении гофрированной трубы последовательной вытяжкой с помощью резинового пуансона.