Отрезок коаксиальной линии

 

Изобретение относится к устройствам СВЧ и может быть использовано к коаксиальных трактах. Целью изобретения является обеспечение заданного значения волнового сопротивления участка коаксиальной линии. Отрезок коаксиальной линии содержит внешний и внутренний проводники, между которыми установлен цилиндрический диэлектрический вкладыш, в котором выполнены круглые аксиальные отверстия с заполнением, имеющим диэлектрическую проницаемость, отличающуюся от диэлектрической проницаемости цилиндрического диэлектрического вкладыша. Центры круглых аксиальных отверстий расположены на радиусах, углы между которыми равны 2π/n (n - количество круглых аксиальных отверстий). Расстояние между центрами круглых аксиальных отверстий, превышает полусумму их диаметра, а диаметр каждого из них связан с расстоянием от его центра до оси отрезка коаксиальной линии соотношением d_o= 8 I/n . 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в коаксиальных линиях передачи СВЧ и устройствах на их основе в качестве согласованных диэлектрических опор, согласующих устройств и рассогласователей с заданным значением волнового сопротивления. Аналогами изобретения являются диэлектрические опоры в виде шайб, в которых с целью улучшения согласования выполнены выточки или отверстия различной формы, позволяющие уменьшить действующее значение диэлектрической проницаемости опоры. Прототипом изобретения является диэлектрическая опора в виде шайбы с круглыми аксиальными симметрично расположенными отверстиями одинаковых диаметров. Такие опоры наиболее технологичны, позволяют использовать их для линий и устройств СВЧ, работающих при избыточном давлении или при охлаждении потоком газа, имеют пониженное значение диэлектрической проницаемости. Недостатком конструкции прототипа является невозможность точного обеспечения заданного значения волнового сопротивления для отрезка коаксиальной линии, содержащего эту пору, что приводит к появлению дополнительных отражений от опоры. Целью изобретения является обеспечение заданного значения волнового сопротивления участка коаксиальной линии с цилиндрическим диэлектрическим вкладышем. Поставленная цель достигается тем, что в отрезке коаксиальной линии, содержащем внешний и внутренний проводники, между которыми установлен диэлектрический вкладыш, в котором выполнены круглые аксиальные отверстия с заполнением, имеющим диэлектрическую проницаемость, отличающуюся от диэлектрической проницаемости цилиндрического диэлектрического вкладыша, центры круглых аксиальных отверстий расположены на радиусах, углы между которыми равны 2 π/n, где n = 4 - количество круглых аксиальных отверстий; ε_g= lg - действующая диэлектрическая проницаемость; Z_x - волновое сопротивление участка коаксиальной линии с цилиндрическим диэлектрическим вкладышем; D, d - диаметры соответственно наружного и внутреннего проводников; ε_о, ε - диэлектрическая проницаемость соответственного заполнения круглого аксиального отверстия и цилиндрического диэлектрического вкладыша; расстояние между центрами отверстий превышает полусумму их диаметров, а диаметр каждого отверстия связан с расстоянием l от его центра до оси отрезка коаксиальной линии соотношением d_отв=8. С целью упрощения технологии изготовления цилиндрический диэлектрический вкладыш выполнен с четным числом отверстий (n ≥ 6), а центры отверстий расположены на двух окружностях, соосных с окружностью поперечного сечения цилиндрического диэлектрического вкладыша. Для получения n целого или четного либо выбирается соответствующее отношение D/d, либо найденное значение n округляется до ближайшего целого или четного числа. На чертеже показано поперечное сечение отрезка коаксиальной линии, содержащего цилиндрический диэлектрический вкладыш с наружным и внутренним диаметрами соответственно D и d. Цилиндрический диэлектрический вкладыш выполнен из материала с диэлектрической проницаемостью ε и содержит n круглых аксиальных отверстий А с диэлектрическим заполнением ε_о. Центры отверстий расположены на радиусах, образующих равные углы, диаметры отверстий d_отвпропорциональны расстояниям l от центров отверстий до оси отрезка коаксиальной линии. Для упрощения конструкции цилиндрический диэлектрический вкладыш выполнен с четным числом отверстий, а центры отверстий расположены на двух окружностях, соосных с окружностью поперечного сечения вкладыша. Принцип работы устройства может быть пояснен следующим образом. Волновое сопротивление Z_x участка коаксиальной линии, содержащего цилиндрический диэлектрический вкладыш с наружным и внутренним диаметрами соответственно D и d и действующим значением диэлектрической проницаемости ε_g , вычисляется по формуле: Z_x= ln = lg Значение ε_g для диэлектрического вкладыша, выполненного из материала с диэлектрической проницаемостью ε и содержащего отверстие в виде аксиального кругового кольца с внутренним и наружным диаметрами соответственно d₁ и d₂, заполненного материалом с диэлектрической проницаемостью ε_о, может быть рассчитано (л.3, с.241, выр.10.24) по формуле: ε_g= Таким образом, при известных D,d, ε и ε_о заданное значение ε_g и, следовательно, Z_x обеспечивается выбором соответствующих значений d₁ и d₂. Площадь поперечного сечения кругового кольца может быть представлена суммой некоторого числа n окружностей с диаметрами d₁-d₁, тогда n = 4 . При равномерном расположении окружностей по круговому кольцу, эти окружности частично накладываются друг на друга, при этом их центры располагаются на радиусах кругового кольца, углы между которыми равны 2 π/n. Если сместить соседние окружности вдоль этих радиусов в противоположных направлениях с относительным изменением их диаметров d_отв пропорционально относительному изменению расстояния l от их центров до оси отрезка коаксиальной линии так, чтобы расстояние между центрами соседних окружностей превышало полусумму их диаметров, то образуется система круглых аксиальных отверстий разного диаметра, не касающихся друг друга, при этом d_отв=8, а значение ε_g остается неизменным. Таким образом, системой таких отверстий обеспечивается заданное значение волнового сопротивления Z_x. Наиболее технологичной будет конструкция, имеющая четное число отверстий и два различных значения d_отв и l. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Согласованная опора из фторопласта (ε=2,0) с круглыми аксиальными отверстиями без заполнения (ε_о=1) для коаксиальной линии сечением 76/33 (Z_x= 50 Ом) имеет следующие параметры: D=80,7 мм; d=29 мм, d_отв=10,8 мм; l₁=32,4 мм; d_отвч.= 6,6 мм; l₂= 19,8 мм; n=24 (два ряда по 12 отверстий); ε_g при этом=1,5. Четвертьволновый коаксиальный рассогласователь для линии 76/33 (Z_x=50 Ом), выполненный из фторопласта (ε =2,0) с отверстиями, заполненными микалексом (ε_о=6,0) с заданным КСВн=2,5 (ε_g=2,5), имеет следующие параметры: D= 76 мм; d=33 мм; d_отв1=8,0 мм; l₁=33 мм; d_отв2=5,25; l₂=21 мм; n=32 (два ряда по 16 отверстий); Z_x=31,6 Ом.

Формула изобретения

1. ОТРЕЗОК КОАКСИАЛЬНОЙ ЛИНИИ, содержащий внешний и внутренний проводники, между которыми установлен цилиндрический диэлектрический вкладыш, в котором выполнены круглые аксиальные отверстия с заполнением, имеющим диэлектрическую проницаемость, отличающуюся от диэлектрической проницаемости цилиндрического диэлектрического вкладыша, отличающийся тем, что, с целью обеспечения заданного значения волнового сопротивления участка коаксиальной линии с цилиндрическим диэлектрическим вкладышем, центры круглых аксиальных отверстий расположены на радиусах, углы между которыми равны
2π / n . где n = 4 - количество круглых аксиальных отверстий,
ε_g= lg - действующая диэлектрическая проницаемость;
L_x - волновое сопротивление участка коаксиальной линии с цилиндрическим диэлектрическим вкладышем;
D, d - диаметры наружного и внутреннего проводников соответственно;
ε_o , ε - диэлектрическая проницаемость заполнения круглого аксиального отверстия и цилиндрического диэлектрического вкладыша соответственно,
расстояние между центрами круглых аксиальных отверстий превышает полусумму их диаметров, а диаметр d_отв каждого из них связан с расстоянием l от его центра до оси отрезка коаксиальной линии соотношением
d_отв = 8 L/n. 2. Отрезок по п.1, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, количество круглых аксиальных отверстий выбрано четным, а их центры расположены на двух окружностях, центры которых расположены на оси отрезка коаксиальной линии.

РИСУНКИ

Рисунок 1