МНОГОКАНАЛЬНОЕ ВРАЩАЮЩЕЕСЯ СОЧЛЕНЕНИЕ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано для передачи СВЧ сигналов от неподвижной к вращающейся части многоканального коаксиального тракта, например в многофункциональной РЛС кругового обзора.

В известных конструкциях многоканальных вращающихся сочленений (патенты Японии: № 62-5521, 1987 г.; № 62-39841, 1987 г. и № 62-39842, 1987 г.) использованы короткие отрезки концентрических (охватывающих одна другую) коаксиальных линий с четвертьволновыми короткозамкнутыми шлейфами на концах, выполняющих функцию четвертьволновых изоляторов («Линии передачи сантиметровых волн», перевод с англ. под ред. Г.А.Ремеза, M.: Советское радио, 1951, стр.172-184). Вращение подвижной части сочленения относительно неподвижной обеспечивается системой четвертьволновых дроссельных зазоров, выполненных в проводниках коаксиальных линий, и подшипников. Согласование низкооммных коаксиальных линий со стандартными коаксиальными разъемами, ориентированными перпендикулярно к оси вращения, достигается применением ступенчатых и конусообразных переходов. Существенными недостатками известных конструкций многоканальных вращающихся сочленений являются: большая длина, что обусловлено наличием четвертьволновых короткозамкнутых изоляторов, выполненных на основе коаксиальной линии, и недостаточная полоса рабочих частот, что обусловлено большим перепадом волновых сопротивлений и поперечных сечений коаксиальных линий по отношению к стандартным значениям.

Целью заявляемого изобретения является упрощение конструкции, уменьшение габаритов и увеличение рабочей полосы частот. Технический результат достигается за счет того, что четвертьволновые короткозамкнутые изоляторы выполнены на основе плоскопараллельной радиальной линии, длины отрезков коаксиальных линий неподвижной и вращающейся частей многоканального вращающегося сочленения выбраны равными нечетному числу четвертей длины волны, а согласующие переходы выполнены на полосковой линии в виде двух параллельных ветвей, содержащих многоступенчатые трансформаторы сопротивлений, и расположены по окружности.

На фиг.1 приведена конструкция трехканального вращающегося сочленения в продольном разрезе, а на фиг.2 - в поперечном сечении, совпадающем с плоскостью согласующего перехода от коаксиальной линии к коаксиальному разъему.

Конструктивно трехканальное вращающееся сочленение представляет собой систему из трех, охватывающих одна другую, центральной коаксиальной линии 1, средней коаксиальной линии 2 и внешней коаксиальной линии 3 с общей осью симметрии 4, вокруг которой осуществляется вращение (далее ось вращения).

Входной коаксиальный разъем 5 и выходной коаксиальный разъем 6 центральной коаксиальной линии 1 расположены на оси вращения, а входной коаксиальный разъем 7 и выходной коаксиальный разъем 8 средней коаксиальной линии 2 и входной коаксиальный разъем 9 и выходной коаксиальный разъем 10 внешней коаксиальной линии 3 размещены на внешней цилиндрической поверхности корпусов 11, 12, 13 и 14 соответственно, служащих для размещения согласующих переходов. Вращение верхней части 15 относительно нижней неподвижной части 16 обеспечивается, как и в прототипе, за счет системы четвертьволновых дроссельных зазоров 17 в проводниках коаксиальных линий и подшипников 18.

Изоляция по высокой частоте центральных проводников от внешних проводников коаксиальных линий 2 и 3 обеспечивается короткозамкнутыми радиальными зазорами 19, 20, радиус которых примерно равен четверти длины волны. Выбор высоты h, определяющей входное сопротивление плоскопараллельной радиальной линии, влияет на уровень согласования и широкополосность устройства, поскольку в диапазоне частот плоскопараллельная радиальная линия (Теория линий передачи СВЧ, перевод с английского под ред. А.И.Шпунтова, М.: Советское радио, 1951 г., стр.16-40) ведет себя подобно короткозамкнутому отрезку коаксиальной линии четвертьволновой длины, то есть как параллельный резонансный контур.

Длины l₂ и l₃ коаксиальных линий 2 и 3, то есть расстояния между точками подключения контуров, следует выбирать равными нечетному числу четвертей длины волны потому, что это дает взаимную компенсацию отражений и увеличивает широкополосность устройства.

Волновое сопротивление ρ коаксиальной линии, как известно (А.А.Фольдштейн и др. «Справочник по элементам волноводной техники», М.: Советское радио, 1967, стр.92-94), определяется соотношением: ρ=138 lg D/d Ом, где D и d - диаметры наружного и внутреннего проводников коаксиальной линии. Волновое сопротивление стандартных коаксиальных разъемов равно 50 Ом. Размеры проводников D и d для центральной коаксиальной линии 1 целесообразно выбрать такими, чтобы ее волновое сопротивление соответствовало стандартному, то есть 50 Ом. При выборе размеров D и d для коаксиальных линий 2 и 3 приходится руководствоваться конструктивными соображениями, в результате чего их волновое сопротивление оказывается существенно меньше стандартного, порядка 10 Ом. Поэтому для их согласования со стандартными коаксиальными разъемами целесообразно применение согласующих переходов, выполненных на основе полосковых линий 21 и 22, содержащих корпус 23 кольцевой формы и центральный проводник в виде двух параллельных ветвей 24, содержащих трехступенчатые трансформаторы сопротивлений 25, 26 и 27. Такая форма согласующего перехода уменьшает вдвое поперечное сечение проводника, обеспечивает симметричность соединения с центральным проводником коаксиальной линии и оптимальным образом вписывается в конструкцию устройства. Для фиксации положения проводников полосковых линий служат диэлектрические вставки 28. Заявляемая конструкция многоканального вращающегося сочленения характеризуется технологичностью изготовления деталей и сборки. Технология изготовления отдельных деталей и узлов видна из приведенных рисунков, а сборка осуществляется с помощью винтов 29 и 30.

Возможность практической реализации предлагаемой конструкции многоканального вращающегося сочленения проверена экспериментально. В рабочей полосе частот от 1,0 до 1,6 ГГц (Δf_p=±23%) получено: КСВН всех трех каналов - не более 1,5; потери - (0,2-0,5) дБ; развязки между соседними каналами - не менее 20 дБ; между крайними - не менее 40 дБ; коэффициент модуляции параметров при вращении - не более 1%. Габариты устройства: - Ф 180×180 мм; масса - 7,5 кг.