книги из ГПНТБ / Андреев Д.П. Механически перестраиваемые приборы СВЧ и разделительные фильтры

■5 о

Рис. 5.14. Коаксиальный бесконтактный переключатель:

222

новую линию, соединенную с каналом I на 90°, затем линия, соеди­ ненная с каналом II, поворачивается на 90° и далее на них соот­ ветственно накладываются линии, соединенные с каналами III и IV. Гибкие пружины 3 из бронзы позволяют производить много­ кратные переключения.

При расчете переключателя определяются размеры полосковой линии по заданному волновому сопротивлению. Волновое сопротив­ ление несимметричной полосковой линии определяется шириной ли­ нии и ее расстоянием до корпуса.

Длина каждой из связанных полосковых линий не должна значительно превышать четверть длины волны на высокочастотном, краю рабочего диапазона. Зазор между линиями в области связи выбирается равным 50ч-100 мк.

Конструкция переключателя представлена на рис. 5.14. Прибор состоит из собственно переключателя и механизма переключения.

Переключатель представляет собой квадратный корпус 17, на котором по углам закреплены четыре муфты 13 под сечение коакси­ альной линии 8,5X30 мм. К гнезду центральной жилы муфты при­ креплена плоская пружина 16, к которой, в свою очередь, прикреп­ лена токонесущая полосковая линия 15. Аналогично собраны и ос­ тальные три муфты с токонесущими линиями, с той лишь разницей,, что к двум линиям диагонально расположенных муфт с одной сто­

положении. К линиям прикреплены изоляционные держатели, кото­ рые связывают их с механизмом переключения.

Механизм переключения состоит из корпуса 8, ручки переклю­ чения 5, к которой крепится диск 4, имеющий четыре пальца 3. За­ хват И, ось 2 и планка 1, к которой крепится держатель полоско­ вой линии 9, служат для поворота токонесущей пластины при пере­ ключении. Пружина 6 и шток 10 постоянно поджимают полосковуюлинию к изоляционным стойкам. Коромысло с роликом 7 и пружина, со штоком 12 создают плавность переключения и служат фикса­ тором.

Работа механизма переключения основана на принципе действия мальтийского креста. При повороте ручки переключения пальцы,, расположенные на диске, поочередно входят в зацепление с захва­ том и через ось с планкой поворачивают поочередно полосковые линии на 90°.

Экспериментальные характеристики переключателя следующие:

— диапазон перекрытия (по кбв = 0,9) — 3,5 раза (200ч-

Ч-700 МГц);

—развязка между каналами — 50 дБ;

—переключатель испытан на 10 000 переключений; за счет на­ кладки одной полосковой линии на другую срабатывание пленки мало заметно;

—переключатель испытан на прохождение мощности в 1,5 кВт.

223

5.4. ФАЗОВРАЩАТЕЛИ

Назначение и схемы построения

Фазовращателями называют устройства для изменения фа­ зы проходящей через ініиіх .волны. Они нсіпользуютіся .в измеритель­ ных схемах, мостовых устройствах сложения мощности, в цепях об­ ратной связи генераторных схем и других подобных устройствах.

Простейшим является тромбонный фазовращатель. Он со­ стоит из двух линий (коаксиальных или волноводных), одна из ко­ торых скользит внутри другой, причем внешние размеры первой должны быть хорошо .подогнаны .к нінутіреінініиім размерам второй. Чтобы обеспечить сдвиг фаз на 360°, линии должны смещаться на длину волны. При подвижном Д-образном волноводе, который скользит внутри двух других волноводов, чтобы обеспечить сдвиг фаз на 360°, перемещение должно составлять полволны. В мосто­ вых схемах подвижная лишня гпрюмооінных фазовращателей заме­ няется короткозамыкающим поршнем. Недостатком тромбонных •фазовращателей является сложность механического исполнения. Наличие трудящихся контактов приводит к появлению шумов и тресков, особенно при перестройке.

Фазовращатель сжимного типа состоит из отрезка прямоуголь­ ного волновода, по центральным линиям широких стенок которого прорезаны продольные щели. Это позволяет сжимать волновод и изменять размер его широкой стенки. При этом изменяется скорость распространения волны, что приводит к изменению фазы. Для обес­ печения хорошего согласования длина сжимного волновода должна ■быть .равной іН'Ѳскшвюим длинам волн, что является существешіным недостатком.

Если диэлектрическую пластину вводить в прямоугольный вол­ новод через щель в центре широкой стенки, то длина волны в вол­ новоде 'уменьшится и будет изменяться фазовый сдвиг. Пластину можно перемещать и от одной из узких стенок к центру волновода.

.Диэлектрик-должен быть с малыми потерями (тефлон, кварц), для уменьшения отражений пластина должна иметь на концах плавные или ступенчатые трансформаторы. Недостатком фазовращателей с

.диэлектрической пластиной является их большая длина (порядка нескольких длин волн).

Волноводный фазовращатель с коаксиальной вставкой

Основным элементом волноводного фазовращателя с коак­ сиальной вставкой является коаксиально-волноводный переход. К нему предъявляются требования максимального согласования в ра­ бочей полосе частот и некритичности этого согласования от геометтрических размеров перехода, что важно для обеспечения повторя­ емости электрических характеристик переходов при их серийном из­ готовлении.

'224

Фазовращатель может 'быть і в ы ш л і н ш на волноводе узкого (am т8Ь) или широкого (ат2Ь) сечения. В зависимости от этого вы­ бирается тип коаксиально-волноводного перехода.

На рис. 5.15 приведен общий вид и конструкция фазовращателя,, выполненного на волноводе узкого сечения. '

Этот фазовращатель [62] свободен от недостатков, перечислен­ ных выше. Фазовращатель состоит из двух фрезерованных волно­ водов 1 и коаксиальной вставки переменной длины 2 между ними. Изменение фазы проходящей волны происходит путем изменения длины коаксиальной вставки. Отрезки волновода 1 замкнуты на концах общей перегородкой так, что выходные фланцы волноводов, развернуты на 180° один относительно другого. Эти волноводы об­ разуются при свинчивании корпуса с крышкой. Оба волновода свя­ заны между собой П-образной коаксиальной линией, внутренний проводник которой 2 представляет собой П-образную петлю из круг­ лого проводника, а роль внешнего проводника играют стенки поло-

225.

•сти, выфрезерованной в корпусе. Связь коаксиальной линии с вол­ новодом осуществляется при помощи коаксиально-волноводных переходов, в которых возбудителями являются продолжения цент­ рального проводника коаксиальной вставки. Концы П-образной пет­ ли проходят через волноводы и крепятся к планке 5, связанной с механизмом перемещения. П-образная петля перемещается в поло­ сти в направлении, перпендикулярном широкой стенке волновода, при помощи винта 4. Во избежание просачивания вч энергии в мес­ те выхода центр альног-о проводишнй мз волноводов в последних установлены две короткозамыкающие ловушки 3.

Отработка фазовращателя осуществляется в три этапа: 1) отра­ ботка коаксиально-волноводного перехода на согласование; 2) от­ работка петли (внутреннего проводника коаксиальной вставки);

3)подстройка фазовращателя в собранном виде.

Отработка коаксиально-волноводного перехода на согласование

•осуществляется подбором расстояния от возбудителя-стержня до задней стенки волновода и изменением высоты ловушки, выступаю­ щей в волновод. Для увеличения широкополосное™ перехода он до­ полнительно согласуется с помощью индуктивного стержня. При отработке коамсиалыгю-вюішнШ'ОДн.о.го перехода в .качестве нагрузки применяется плоская коаксиальная линия с подвижной нагрузкой (например, из диэлектрических пластин с поглощающим слоем).

Отработка петли коаксиальной вставки сводится к согласованию места изгиба, так как петля с углом поворота 90° имеет коэффи­ циент бегущей волны около 0,6. Согласование петли производится путем уменьшения сечения проводника в месте поворота. Таким путем удается поднять коэффициент бегущей волны до 0,8. Даль­ нейшее уменьшение сечения петли неконструктивно, поэтому более высокое согласование петли осуществляется с помощью емкостной бобышки, установленной на проводнике в его центре или с по­ мощью двух бобышек, симметрично разнесенных от центра петли.

Фазовращатель имеет следующие характеристики в сантимет­ ровом диапазоне волн:

—поворот фазы «а 360°;

—коэффициент бегущей волны фазовращателя — не менее 0,85

в10%-иам диапазоне частот.

Потери ів фазовращателе малы.

В случае работы фазовращателя в диапазоне частот около 15— 4-20% согласование коаксиально-волноводных переходов и петли ухудшается и поэтому необходима дополнительная подстройка фа­ зовращателя в целом, которая производится следующим образом.

На корпусе коаксиальной вставки в местах, где положение пет­ ли соответствует низкому согласованию, устанавливаются емкост­ ные винты 8. Влияние винтов сказывается в момент прохождения петли между ними, при дальнейшем перемещении петли влияние винтов постепенно исчезает. Чтобы предотвратить возникновение в коаксильиой вставке волноводных типов волн, петля должна быть симметричной относительно корпуса. Эта симметрия должна сохра-

226

С П И СО К ЛИТЕРАТУРЫ

4.Ф е л ь д ш т е й и и др. Справочник по элементам волноводной техники. Изд 2-е. М., «Сов. радио», 1967, 251 с.

248 с.

7.D e s h a i М. Design of dissipative band pass filters producing desired exact

228

34. K ü n e m u n d F. «Frequenz», ВЛ6, № 4, 19Ѳ2.

35.Справочник по волноводам. Пер. с англ. Под ред. Я. Н. Фельда. М., «Сов. радио», 1952, 432 с.

№8.

45.М о д е л ь А. М. и др. Разделительные фильтры с параллельным разделением сигналов. «Труды НИИР», вып. 1, 1969.

229