Короткозамыкающий поршень для волновода прямоугольного сечения

 

Использование: в технике СВЧ. Сущность изобретения: коротко замыкающий поршень содержит упругие контактные элементы и фиксирующий элемент. Фиксирующий элемент выполнен в виде четырех распорных пластин, помещенных внутрь полости корпуса и опирающихся на качающиеся шарики, симметрично расположенные на конусообразном конце штока. Торец штока соединен с резиновым баллоном, внутренняя полость которого соединена с источником избыточного давления. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано при измерении параметров цепей.

Известен короткозамыкающий поршень для волновода прямоугольного сечения, содержащий металлический сухарь и дроссельное устройство [1] Недостаток данного короткозамыкающего поршня невысокая точность фиксации места короткого замыкания из-за неточности изготовления волновода и металлического сухаря. Кроме того, имеется существенная зависимость значения модуля коэффициента отражения поршня от частоты.

Известен также короткозамыкающий поршень для волновода прямоугольного сечения, содержащий расположенные в полом корпусе упругие контактные элементы и фиксирующий элемент, выполненный в виде подвижного распорного конуса [2] Наиболее близким по технической сущности к изобретению является короткозамыкающий поршень [3] Однако известный короткозамыкающий поршень из-за наличия подвижного конуса имеет невысокую точность фиксации места короткого замыкания, зависящую от прилагаемых на подвижную клинообразную часть поршня усилий. Кроме того, не обеспечивается надежный контакт всех контактных элементов по всему периметру волновода из-за неточности изготовления распорного конуса.

Целью изобретения является повышение точности фиксации места короткого замыкания и улучшение электрического контакта по всему периметру прямоугольного волновода.

Цель достигается тем, что в короткозамыкающем поршне для волновода прямоугольного сечения, содержащем упругие контактные элементы и фиксирующий элемент, выполненный в виде четырех распорных пластин, помещенных в полость корпуса, состоящего из упругих контактных элементов пластины опираются на качающиеся шарики, симметрично расположенные на конусообразном конце перемещающегося штока, торец которого соединен с резиновым баллоном, внутренняя полость которого соединена с источником избыточного давления.

Отличительными конструктивными признаками являются включение новых элементов (распорные пластины с металлизированным слоем резины на торце, качающиеся шарики, конусообразный шток, резиновый баллон, источник избыточного давления), новые механические связи (распорные пластины помещены внутри полости корпуса, образуемого упругими контактными элементами, пластины опираются на качающиеся шарики, которые, в свою очередь, опираются на конусообразный конец подвижного штока, шток приводится в движение за счет расширения резинового баллона, соединенного с источником избыточного давления).

Все отличительные признаки представляют собой единую совокупность признаков, так как элементы предложенной совокупности взаимно связаны, соединены в единую систему, действие одного из них непосредственно влияет на другие, замена какого-либо элемента на другой нарушает работу устройства в целом.

Такая новая совокупность конструктивных признаков вместе с известными позволяет получить положительный эффект (повысить точность фиксации места короткого замыкания и повысить надежность контакта по всему периметру волновода), который соответствует всему устройству в целом, а не отдельным его узлам.

В результате анализа патентной и научно-технической литературы не обнаружены технические решения, имеющие совокупность признаков, аналогичных предлагаемому решению. Дополнительная классификация на введенные элементы нецелесообразна, так как заявитель не претендует на новое выполнение введенных элементов.

Включение нового фиксирующего элемента обеспечило у предлагаемого решение по сравнению с прототипом новое свойство уменьшение сопротивления в месте контакта, что сказывается на увеличении модуля коэффициента отражения, и, кроме того, распределение структуры поля в месте короткого замыкания сохраняется при установлении короткого замыкания вдоль волновода, что сказывается на постоянстве места короткого замыкания.

На чертеже приведен предлагаемый короткозамыкающий поршень в разрезе.

Короткозамыкающий поршень содержит упругие контактные элементы 1, выполненные для каждой стороны волновода в виде разрезанной вдоль тонкой упругой пластинки, на которую предварительно напаивается серебряная проволока, причем один конец контактного элемента припаивается к торцу корпуса 2 поршня, другой конец свободно защемлен козырьком 3. Внутри корпуса контактных упругих элементов расположены распорные пластины 4, которые одной стороной касаются упругих контактных элементов, а другая сторона которых опирается на свободно качающиеся шарики 5, симметрично расположенные на конусообразном конце перемещающегося штока 6. Шток 6 помещен в направляющем отверстии, на штоке имеется возвратная пружина 7, торец штока соединен с резиновым баллоном 8, внутренняя полость которого соединена гибким шлангом 9 с источником 10 избыточного давления, установленным на внешней части волновода 11.

Короткозамыкающий поршень работает следующим образом.

В начальном состоянии давление в резиновом баллоне 8 отсутствует и шток 6 перемещается с помощью возвратной пружины 7, при этом конусный конец штока освобождает качающиеся шарики 5 и контактные упругие элементы отходят от стенки волновода. После передвижения поршня и установления его в заданном месте в резиновый баллон 8 подается давление из источника 10 избыточного давления. Резиновый баллон, расширяясь, давит на торец штока 6, который, преодолевая усилие возвратной пружины, передвигается, и конусный конец штока 6 перемещает качающиеся шарики 5, которые, в свою очередь, перемещают распорные пластины 4. Распорные пластины перемещают упругие контактные элементы и запрессовывают их на стенки волновода.

Так как все движущиеся части находятся внутри корпуса поршня, то их перемещение не влияет на распределение поля в волноводе, что приводит к повышению точности фиксации места короткого замыкания и высокой надежности электрического контакта. Благодаря введению свободно качающихся шариков и тому, что распорные пластины со стороны контактных элементов имеют металлизированный слой резины, обеспечивается надежный контакт по всему периметру прямоугольного волновода и в любом месте.

Достоверность положительного эффекта подтверждается результатами экспериментального исследования. В таблице приведены результаты экспериментального исследования короткозамыкающего поршня в диапазоне частот 18-26 ГГц по следующим параметрам: точность фиксации места короткого замыкания, значение модуля коэффициента отражения.

Анализ результатов измерения показывает, что предел допускаемой погрешности фиксации места короткого замыкания Δ ϕ не превышает 0,15^о, значение модуля коэффициента отражения Гн равно 0,99-0,993, неповторяемость модуля коэффициента отражения не превышает ±0,003; Изобретение создано в связи с выполнением хоздоговорной НИР.

Формула изобретения

КОРОТКОЗАМЫКАЮЩИЙ ПОРШЕНЬ ДЛЯ ВОЛНОВОДА ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ, содержащий упругие контактные элементы, закрепленные на торце корпуса, и фиксирующий элемент, отличающийся тем, что фиксирующий элемент выполнен в виде четырех распорных пластин, размещенных внутри корпуса, снабженных слоем металлизированной резины на поверхности, обращенной к упругим контактным элементам, и опирающихся на свободно качающиеся шарики, симметрично расположенные на конусном конце штока, торец которого прикреплен к резиновому баллону, соединенному с источником избыточного давления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2