Высокопрочная коаксиальная нагрузка

Авторы патента:

Попова Наталия Федоровна (RU)

Мещанов Валерий Петрович (RU)

Комаров Вячеслав Вячеславович (RU)

H01P1/26 - Волноводы; резонаторы, линии или другие устройства типа волноводов (работающие в оптическом диапазоне G02B; антенны H01Q; цепи, содержащие элементы с сосредоточенным полным сопротивлением H03H)

Владельцы патента RU 2575319:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "НИКА-СВЧ" (RU)

Изобретение относится к микроволновой технике и предназначено для применения в бортовой аппаратуре радиолокационных, коммуникационных и измерительных систем, подверженных воздействию внешних факторов. Высокопрочная коаксиальная нагрузка содержит коаксиальную линию передачи, включающую внутренний и внешний проводники, и резистивный элемент, расположенный между внутренним и внешним проводниками и включающий цилиндрический участок и конический участок ступенчатой формы. При этом резистивный элемент выполнен из фторопласта, в каждой из ступеней резистивного элемента вдоль коаксиальной линии выполнены отверстия с наноразмерным металлическим слоем, нанесенным на внутреннюю поверхность. Технический результат заключается в повышении механической прочности, термо- и влагостойкости. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к микроволновым устройствам, в частности к согласованным нагрузкам (СН), предназначенным для поглощения электромагнитной (ЭМ) энергии в коаксиальных фидерных трактах.

Известна широкополосная нагрузка СВЧ, состоящая из тонкопленочного цилиндрического резистора и коаксиального с ним компенсирующего ступенчатого трансформатора, короткозамкнутого с одной стороны и разомкнутого с другой (а.с. СССР №650457, МПК H01P 1/26).

Недостатком известной коаксиальной нагрузки является недостаточная механическая прочность конструкции, в частности малая ударопрочность и вибростойкость.

Известна коаксиальная нагрузка, содержащая отрезок коаксиальной линии, снабженный заглушкой в виде стакана на одном конце, радиочастотным соединителем на другом конце, внутренняя поверхность внешнего проводника которого имеет конусообразную форму, а внутренний проводник выполнен в виде поверхностного резистора, одним концом соединенного с внешним проводником на другом конце коаксиальной линии через гнездо, контактная поверхность которого имеет гиперболоидную форму, а другим концом - с внутренним проводником радиочастотного соединителя (а.с. СССР №1506491, МПК H01P 1/26).

Недостатками известной коаксиальной нагрузки являются малая рассеиваемая мощность и недостаточная механическая прочность конструкции, в частности малая ударопрочность и вибростойкость.

Известна коаксиальная согласованная нагрузка, содержащая отрезок коаксиальной линии передачи, конечной частью внутреннего проводника которой является резистор цилиндрической формы, соединенный концом с внешним проводником отрезка коаксиальной линии, внутренняя поверхность которого имеет по длине резистора ступенчатую форму. СВЧ-энергия электромагнитной волны поступает в отрезок коаксиальной линии, где на скачкообразных ступенях, представляющих собой неоднородности, частично отражается, а прошедшая волна распространяется вдоль резистора. За счет выбора диаметров ступеней и их соответствующих длин, отраженные волны интерферируют так, что суммарная их амплитуда близка к нулю, а прошедшие волны затухают в резисторе (а.с. СССР №1539870, МПК H01P 1/26).

Недостатками известной согласованной нагрузки являются малая рассеиваемая мощность и сложность конструкции.

Известна высоконадежная радиочастотная коаксиальная согласованная нагрузка К-типа для СВЧ-сигналов с частотами в диапазоне от очень низких частот 40 ГГц до высокой частоты, включающая в себя соединительную гайку, шайбу, стопорную пружину, сборный изоляционный держатель, корпус, четыре металлические фольги резисторов, припой, крышку. Стопорное кольцо смонтировано в пазу наружной стенки корпуса; четыре металлические фольгрезисторов расположены крестообразно, с помощью припоя установлены в конце корпуса (патент CN 103022606, МПК H01P 1/26).

Недостатком такого устройства является сложность конструкции.

Наиболее близким к заявляемому устройству является высокочастотный аттенюатор, содержащий коаксиальную линию передачи, включающую внутренний и внешний проводники, и резистивный элемент, расположенный между внутренним и внешним проводниками. Резистивный элемент включает цилиндрический и конический участки, при этом конический участок имеет линейную или ступенчатую форму вдоль некоторой части своей длины. Резистивный элемент выполнен из композитного углеродного волокна, имеющего объемную плотность меньше чем 2 г/куб.см и объемное удельное сопротивление больше чем 0,2 Ом/см, и поддерживает тепловой контакт с, по меньшей мере, одним из проводников (патент US 5742211, МПК H01P 1/26).

Однако известный аттенюатор не удовлетворяет постоянно возрастающим требованиям к надежности бортовых радиоэлектронных узлов и элементов современной техники военного и гражданского назначения.

Задачей изобретения является создание приборов управления параметрами сигналов, в частности коаксиальной СН с электродинамическими и массогабаритными характеристиками не хуже, чем у прототипа, обеспечивающих предельно жесткие условия эксплуатации.

Технический результат заключается в повышении механической прочности, термо- и влагостойкости до уровня, позволяющего выдерживать испытания в соответствии с ГОСТ РВ 20.57.416-98 (Климат-7).

Указанный технический результат достигается тем, что в высокопрочной коаксиальной нагрузке, содержащей коаксиальную линию передачи, включающую внутренний и внешний проводник, резистивный элемент, расположенный между внутренним и внешним проводниками и включающий цилиндрический участок и конический участок ступенчатой формы, согласно заявляемому решению, резистивный элемент выполнен из фторопласта, в каждой из ступеней резистивного элемента вдоль коаксиальной линии резистивного элемента выполнены отверстия с наноразмерным металлическим слоем, нанесенным на внутреннюю поверхность.

Отличительные признаки являются существенными, так как позволяют решить поставленную задачу и получить технический эффект. Конструкция предлагаемой СН является механически более прочной, а затухание ЭМ волн обеспечивается цилиндрическими резистивными элементами, реализованными внутри диэлектрического включения, расположенного между внутренним и внешним проводниками коаксиальной линии. При этом нагрузка имеет электродинамические характеристики и массо-габаритные показатели не хуже, чем у прототипа: рассеиваемая мощность не менее 10 Вт, КСВ<1,3 для диапазона 2…18 ГГц.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 и 3 представлен продольный разрез разных вариантов осуществления заявляемого устройства. На фиг. 2 представлен поперечный разрез резистивного элемента. Позициями на чертежах обозначены: 1 - внешний проводник коаксиальной линии; 2 - внутренний проводник коаксиальной линии; 3 - резистивный элемент; 4 - отверстие; 5 - наноразмерный металлический слой.

Согласованная нагрузка состоит из короткозамкнутого регулярного отрезка коаксиальной линии с диэлектрическим включением, выполненным из недиссипативного твердого материала с низкой диэлектрической проницаемостью, расположенным между внутренним и внешним проводниками линии. Внутри данного материала вдоль направления распространения электромагнитной энергии выполнены отверстия с наноразмерным резистивным слоем, нанесенным на внутреннюю поверхность отверстия, длиной, определяемой радиальным расстоянием от центральной оси коаксиальной линии до центральной оси каждого отверстия.

На фиг.1 показана продольная конфигурация СН и расположение отверстий с наноразмерным резистивным слоем в зависимости от радиальной координаты. Количество отверстий возрастает по мере удаления от центральной оси коаксиальной линии. На фиг.2 приведены размеры отдельно взятого отверстия радиусом R и наноразмерного слоя 5 толщиной Δ=R-r, где r - внутренний радиус отверстия. Возможная модификация предлагаемой конструкции СН представлена на фиг.3.

Заявляемая СН состоит из короткозамкнутого отрезка коаксиальной линии с диаметром внешнего проводника 1, равным D, и диаметром внутреннего проводника 2, равным d, диэлектрической вставки 3 из материала с диэлектрической проницаемостью ε΄<2.5 и коэффициентом потерь ε΄΄ → 0, внутри которой выполняются малоразмерные отверстия 4, длина которых определяется удалением от центральной оси коаксиальной линии, а внутренняя поверхность покрыта резистивным слоем толщиной Δ.

Для поглощения ЭМ мощности использован твердый диэлектрик с низким значением диэлектрической проницаемости, например фторопласт, в котором вдоль направления распространения ЭМ волн выполнены продольные отверстия малого диаметра с резистивным наноразмерным слоем, нанесенным на внутренней поверхности каждого отверстия, причем глубина отверстий зависит от радиального расстояния между продольной осью коаксиальной линии и продольной осью каждого отверстия.

Высокопрочная коаксиальная нагрузка с диаметром внешнего проводника D и диаметром внутреннего проводника d содержит помимо проводников вставку из диэлектрика без потерь, обладающего низкой диэлектрической проницаемостью, внутри которой выполняются отверстия радиусом R (фиг.2). Внутренняя поверхность каждого отверстия покрыта наноразмерным резистивным слоем, толщина которого подбирается в зависимости от условий эксплуатации и частотного диапазона. Продольный размер каждого отверстия определяется радиальным удалением оси этого отверстия от центральной оси коаксиальной линии (фиг.1). Численное моделирование заявляемой конструкции с размерами D=7,0 мм, d=3,04 мм показало, что она обладает электродинамическими характеристиками и массо-габаритными показателями не хуже, чем прототип, а механическая прочность нагрузки в несколько раз выше.

Коаксиальная нагрузка в канале сечением 7,0/3,04 мм выдержала испытания по стойкости к воздействию механических и климатических внешних воздействующих факторов в соответствии с ГОСТ РВ 20.57.416-98 (Климат - 7) по группе унифицированного исполнения 2У ГОСТ РВ 20.39.414.1-97 в диапазоне частот 2,0…18,0 ГГц.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Таблица

Высокопрочная коаксиальная нагрузка, содержащая коаксиальную линию передачи, включающую внутренний и внешний проводники, и резистивный элемент, расположенный между внутренним и внешним проводниками и включающий цилиндрический участок и конический участок ступенчатой формы, отличающаяся тем, что резистивный элемент выполнен из фторопласта, в каждой из ступеней резистивного элемента вдоль коаксиальной линии выполнены отверстия с наноразмерным металлическим слоем, нанесенным на внутреннюю поверхность.

Похожие патенты:

Коммутирующее устройство свч // 2574811

Изобретение относится к технике СВЧ. Технический результат - повышение надежности и скорости переключения, увеличение уровня выходной мощности и уровня радиационной стойкости.

Мощный переключатель свч // 2574810

Изобретение относится к области полупроводниковых изделий. Технический результат - повышение надежности устройства путем снижения влияния DX центров, повышения плотности электронов и устранения деградации в гетероструктуре.

Псевдоморфный переключатель свч // 2574809

Изобретение относится к области полупроводниковых изделий, Технический результат - повышение надежности устройства путем снижения влияния DX центров, повышения плотности электронов и устранения деградации в гетероструктуре.

Мощный псевдоморфный переключатель свч // 2574808

Многоэлементный дифференциальный фазовращатель свч // 2574471

Использование: изобретение относится к устройствам, обеспечивающим постоянный фазовый сдвиг между компенсирующей линией и фазосдвигающим каналом (ФК) в широкой полосе частот.

Волноводное окно ввода и/или вывода энергии свч // 2573662

Изобретение относится к электронной и ускорительной технике, а именно к вакуумноплотным волноводным окнам ввода-вывода энергии длинноволновой части СВЧ диапазона.

Широкополосное ферритовое развязывающее устройство на сосредоточенных элементах // 2573280

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к развязывающим устройствам дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн, и может быть использовано в качестве функционального узла в приемопередающих трактах радиотехнических систем как коммутирующее устройство, а также для развязки источника сигнала от нагрузки.

Устройство формирования нано и субнаносекундных свч импульсов // 2573223

Устройство формирования нано- и субнаносекундных СВЧ-импульсов относится к радиотехнике и может быть использовано для формирования мощных СВЧ-импульсов наносекундной длительности с частотой следования входного микросекундного СВЧ-импульса, а также серии СВЧ-импульсов субнаносекундной длительности в пределах входного импульса, генерируемого в частотно-периодическом режиме.

Циркулятор на сосредоточенных элементах с двукратным изменением направления циркуляции // 2571526

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемо-передающих трактах радиотехнических систем для обеспечения развязки и коммутации сигналов.

Развязывающий фильтр на метаматериале // 2571385

Изобретение относится к радиотехнике и технике СВЧ и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре. Достигаемый технический результат - расширение полосы пропускания при повышении добротности и геометрических размерах, меньших рабочей длины волны.

Волноводная структура с разрешенными и запрещенными зонами // 2575995

Изобретение относится к устройствам обработки и коммутации СВЧ-сигналов на полупроводниковых приборах и предназначено для использования в телекоммуникационных системах, электрически управляемых устройствах СВЧ-электроники, таких как полосовые или селективные фильтры, антенны, перестраиваемые генераторы. Техническим результатом является создание волноводной СВЧ-структуры с электрически управляемыми характеристиками разрешенных и запрещенных зон при уменьшенных прямых потерях. Для этого в волноводную структуру с разрешенными и запрещенными зонами, содержащую диафрагму с рамочными элементами связи, расположенными по обе стороны диафрагмы, и полупроводниковый элемент с электрически управляемой проводимостью, введена по крайней мере в один рамочный элемент по крайней мере одна неоднородность типа «штырь с зазором», в зазор одной из которых помещен полупроводниковый элемент с электрически управляемой проводимостью. 5 ил.

Компaктное термоэластичное воздействующее устройство для волновода, волновод с фазовой стабильностью и мультиплексирующее устройство, содержащее такой привод // 2576589

Изобретение относится к волноводам мультиплексоров, встроенных в космическое оборудование для спутников. Технический результат состоит в создании малогабаритного и простого во внедрении термоэластичного воздействующего устройства, позволяющего обеспечить фазовую стабильность волновода. Для этого компактное термоэластичное воздействующее устройство (15) содержит, по меньшей мере, две идентичные усилительные детали (10a, 10b, 10c, 10d) и удерживающую деталь (11), при этом удерживающая деталь имеет коэффициент теплового расширения, меньший коэффициента теплового расширения усилительных деталей. Усилительные детали (10a, 10b, 10c, 10d) установлены обращенными в противоположные стороны одна возле другой параллельно продольной оси Y и линейно смещены одна относительно другой вдоль продольной оси Y. Удерживающая деталь (11) содержит два конца, соответственно соединенных с внешними концами каждой усилительной детали, а внутренние концы каждой усилительной детали расположены под средней зоной (14) удерживающей детали (11). 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

Полосковый резонатор // 2577485

Изобретение предназначено для формирования задающих цепей генераторов, устройств частотной селекции и др. Техническим результатом изобретения является увеличение отношения первых двух резонансных частот полоскового резонатора при сохранении высокой добротности и миниатюрности и позволяет расширить протяженность полосы заграждения полосно-пропускающих фильтров на его основе. Резонатор содержит подвешенную между экранами диэлектрическую подложку, на одну поверхность которой нанесены полосковые металлические проводники, идентичные по форме и разделенные тонкими диэлектрическими слоями, причем проводники с нечетными номерами одним концом короткозамкнуты с одной стороны подложки, а с четными номерами - с противоположной стороны подложки, причем разомкнутые концы проводников с четными номерами гальванически соединены друг с другом через диэлектрические слои посредством металлических перемычек с одного края подложки, а с нечетными номерами - с противоположного края подложки. 3 ил.

Способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов и устройство его реализации // 2577913

Изобретения относятся к областям радиосвязи, радиолокации, радионавигации и радиоэлектронной борьбы и могут быть использованы для создания устройств усиления и частотной демодуляции. Техническим результатом изобретения является увеличение динамического диапазона и квазилинейного участка частотной демодуляционной характеристики благодаря наличию резистивного четырехполюсника и согласования с помощью сложного комплексного двухполюсника, используемого в качестве высокочастотной нагрузки, по критерию формирования квазилинейного участка левого склона АЧХ, совпадающего с диапазоном изменения частоты входного ЧМС. Для достижения технического результата предложены способ усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов и устройство для реализации способа. Устройство усиления и демодуляции частотно-модулированных сигналов выполнено из источника постоянного напряжения, цепи прямой передачи в виде трехполюсного нелинейного элемента, четырехполюсника, цепи внешней обратной связи, фильтра нижних частот, разделительной емкости и низкочастотной нагрузки, при этом четырехполюсник выполнен резистивным, в качестве цепи внешней обратной связи использован произвольный комплексный четырехполюсник, подключенный к трехполюсному нелинейному элементу по параллельно-последовательной схеме, трехполюсный нелинейный элемент и цепь обратной связи как единый узел каскадно включены между источником частотно-модулированного сигнала с комплексным сопротивлением и входом резистивного четырехполюсника, между выходом резистивного четырехполюсника и фильтром нижних частот включена высокочастотная нагрузка в виде сложного двухполюсника с комплексным сопротивлением zн, который сформирован из последовательно соединенных первого резистивного двухполюсника с сопротивлением R1, конденсатора с емкостью С, произвольного комплексного двухполюсника с сопротивлением Z0=R0+jX0 и параллельно соединенных между собой второго резистивного двухполюсника с сопротивлением R2 и катушки с индуктивностью L, параметры R1, R2, L, С выбраны из условия согласования по критерию одновременного обеспечения усиления и частотной демодуляции в соответствии с приведенными математическими выражениями. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Волноводный переключатель // 2578295

Изобретение относится к технике СВЧ и представляет собой волноводный переключатель. Переключатель содержит концентрично расположенные статор и ротор с выполненными в них волноводными каналами, узел управления, устройство фиксации ротора относительно статора и исполнительное устройство. Исполнительное устройство представляет собой концентрично расположенные магнитопровод в виде кольца и ротор. Магнитопровод имеет на внутренней поверхности четное количество зубьев не менее четырех, располагающихся симметрично относительно оси симметрии магнитопровода в каждой паре зубьев. На каждый зубец намотана катушка индуктивности. Катушки, находящиеся на зубцах каждой пары, электрически соединены между собой так, что начало намотки первой катушки соединено с концом намотки второй катушки, а незадействованные выводы катушек подключаются к узлу управления. Ротор исполнительного устройства представляет собой магнит в форме цилиндра и механически закреплен на оси ротора волноводного переключателя, магнитные полюса расположены параллельно оси, один из полюсов (S или N) перекрывает торцы зубцов одной половины катушек, а другой полюс (N или S) перекрывает один или более торцов зубцов другой половины катушек. Техническим результатом является обеспечение непосредственного переключения между любыми позициями. 2 ил.

Свч-аттенюатор // 2578729

Использование: для использования аттенюатор с фиксированным затуханием при измерениях в волноводных трактах с высоким уровнем мощности. Сущность изобретения заключается в том, что СВЧ-аттенюатор содержит металлический прямоугольный волновод, поглотитель и экран, при этом волновод выполнен с высотой b узкой стенки и шириной а широкой стенки, в котором образованы два сопряженных друг с другом идентичных плавных перехода длиной L переменной высоты, уменьшающейся до b2, поглощающая поверхность каждого перехода совмещена с поглощающей поверхностью поглотителя шириной s, расположенной на одной из широких стенок волновода, а отражающая поверхность перехода расположена на противоположной широкой стенке, при условии s<a, α=arctg((b-b2)/L), где α - угол наклона перехода. Технический результат: обеспечение возможности уменьшения КСВН и неравномерности коэффициента передачи в полосе частот волновода, плавного изменения электрической прочности и настройки затухания в небольших пределах при конструктивном и технологическом упрощении. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Многослойный полосно-пропускающий фильтр // 2579816

Многослойный полосно-пропускающий фильтр, относящийся к микроволновой и оптической технике, содержит параллельные слои диэлектрика резонансной толщины, каждый из которых отделен один от другого и от окружающего пространства прилегающими зеркалами. При этом каждое его зеркало выполнено в виде плоской решетки полосковых проводников. Техническим результатом изобретения является улучшение селективных свойств фильтра, выражающееся в расширении полос заграждения выше и ниже полосы пропускания за счет значительного сужения паразитных полос пропускания. 3 ил.

Свч-нагрузка // 2580465

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано как оконечная нагрузка в волноводных трактах с высоким уровнем мощности и в качестве эталонной измерительной согласованной нагрузки. Техническим результатом является уменьшение коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) и длины СВЧ-нагрузки при конструктивном и технологическом упрощении. Для этого СВЧ-нагрузка содержит металлический волновод, поглотитель и экран. Волновод выполнен прямоугольным с высотой b узкой стенки и шириной а широкой стенки, в котором образован плавный переход переменной высоты, уменьшающейся до нуля на длине L. Поглощающая поверхность перехода совмещена с поглощающей поверхностью поглотителя шириной s, расположенной на одной из широких стенок волновода, а отражающая поверхность перехода - на противоположной широкой стенке, при условии s<a, α=arctg(b/L), где α - угол наклона перехода. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Невзаимный схемный элемент, устройство связи, оснащенное схемой, включающей в себя невзаимный схемный элемент, и способ изготовления невзаимного схемного элемента // 2580876

Изобретение относится к СВЧ-технике. Невзаимный схемный элемент содержит: ферримагнетик, который размещен поверх схемной платы, проводящую крышку, которая закрывает верхнюю поверхность ферримагнетика и выполнена как единое целое, множество соединительных частей, которые электрически соединяют проводящую крышку с множеством соответствующих линий передачи сигналов поверх схемной платы; и магнит, который прикладывает магнитное поле к ферримагнетику. При этом упомянутое множество соединительных частей выполнено снаружи проводящей крышки. Технический результат заключается в упрощении конструкции невзаимного схемного элемента. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 19 ил.

Конструкция соединения между антенным устройством и устройством радиосвязи // 2581739

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам. Соединение между антенным устройством и устройством радиосвязи содержит фланцевые участки, включающие в себя неконтактные противостоящие поверхности и участки волновода, проходящие через неконтактные противостоящие поверхности, каждый из которых выполнен для антенного устройства и устройства радиосвязи; дроссельную канавку, сформированную вне упомянутого участка волновода на любой одной или на обеих неконтактных противостоящих поверхностях антенного устройства и устройства радиосвязи, и волновод, сформированный из упомянутых участков волновода, противостоящих один другому, с просветом между ними в состоянии, в котором антенное устройство и устройство радиосвязи прикреплены один к другому, и неконтактные противостоящие поверхности непосредственно противостоят друг другу с просветом между ними и помещаются параллельно друг другу, и при этом фланцевые участки противостоят друг другу с промежутком между ними. Технический результат заключается в устранении несимметричности контакта. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.