Вращающееся волноводное соединение
Полезная модель относится к СВЧ-устройствам и может быть использована в системах для передачи мощности от неподвижного к вращающемуся элементу волноводного тракта в радиолокационных станциях кругового обзора. Соединение содержит прямоугольный волновод 1, свернутый в плоскости Н в кольцо. В широких стенках прямоугольного волновода 1 выполнена кольцевая щель 2 с дроссельными канавками 8. Кольцевая щель 2 разделяет прямоугольный волновод 1 на статор и ротор. Входной и выходной волноводы соединения выполнены в виде Н-тройников 3. В широких стенках прямоугольного волновода 1 выполнены углубления, расположенные равномерно по окружности и заполненные поглотителем 9. Каждый входной волновод Н-тройников 3 в месте стыка с полукольцами выполнен с расширением 6 в направлении, противоположном выступу 5 Т-образного возбудителя 4, а в Т-образных возбудителях, со стороны противоположной расширениям, установлены поглотители 7. Технический результат заключается в улучшении согласования входного и выходного волноводов соединения.
Полезная модель относится к области радиотехники, в частности к СВЧ-устройствам и может быть использована в системах для передачи мощности от неподвижного к вращающемуся элементу волноводного тракта в антеннах РЛС кругового обзора.
Известны вращающиеся соединения для передачи СВЧ-сигналов от неподвижной к вращающейся части коаксиального тракта и соединения, выполненные на кольцевых полосковых линиях, описанные в (RU 
2260229 С1, МПК Н011/06 от 10.09.05; А.С. SU 1840482 А1, МПК Н01Р 1/6 от 27.03.07).
Известно также вращающееся волноводное соединение, выполненное в виде волновода, свернутого в кольцо, описанное в патенте US 4358746 А, МПК Н01Р 1/06 от 09.11.82.
Общим недостатком известных устройств является невозможность передачи по ним сигналов высокого уровня мощности, а также сложность в изготовлении и настройке.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности и достигаемому техническому результату является вращающееся волноводное соединение, описанное в А.С. SU 1415275 А1, МПК Н01Р 1/06 от 07.08.88, которое выбрано в качестве прототипа.
Вращающееся волноводное соединение по А.С. SU 1415275 содержит прямоугольный волновод, свернутый в кольцо в Н-плоскости электромагнитного поля. В широких стенках прямоугольного волновода выполнена кольцевая щель с дроссельными канавками. Кольцевая щель разделяет прямоугольный волновод на два взаимно перемещаемых полукольца (статор и ротор). В широких стенках прямоугольного волновода до дроссельных канавок выполнены углубления, расположенные равномерно по окружности. Углубления заполнены поглотителем. Входной и выходной волноводы соединения выполнены в форме Н-тройников. В каждом из полуколец напротив входного волновода Н-тройника установлены Т-образные возбудители. Электромагнитная волна проходит через входной волновод Н-тройника статора и распространяется по окружности в направлении, противоположном установленного у статора возбудителя. Это достигается за счет выступа на Т-образном возбудителе. Прошедшая по окружности волна достигает Т-образного возбудителя ротора и проходит на выходной волновод Н-тройника. Перехват волны обеспечивается выступом на выходном Т-образном возбудителе. Область обратного распространения волны между тыльными сторонами Т-образных возбудителей является нерабочей, там волна для хорошей работы вращающегося соединения распространяться не должна.
Однако это устройство имеет недостатки. Только один возбудитель Т-образной формы на входе (выходе) не позволяет добиться оптимального согласования входа-выхода. Кроме того в прямоугольном волноводе возникают паразитные резонансы за счет того, что часть электромагнитной волны огибает Т-образный возбудитель и проходит в нерабочую область кольца. В связи с многократным отражением от возбудителей кольца, в прямоугольном волноводе возникает стоячая электромагнитная волна, амплитуда которой может достигать больших значений при резонансе. Эта волна проходит на выход, в результате характеристика передачи вращающегося соединения представляет собой множество резонансных пиков.
Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в создании конструкции вращающегося волноводного соединения S диапазона волн с улучшенными электродинамическими параметрами.
Технический результат, достигаемый при использовании данной модел, заключается в улучшении согласования входного и выходного волноводов соединения, а также в увеличении уровня пропускаемой мощности за счет уменьшения паразитных резонансов.
Поставленная задача с указанным техническим результатом решается тем, что во вращающемся волноводном соединении, содержащем прямоугольный волновод, свернутый в кольцо в Н-плоскости электромагнитного поля, в широких стенках которого выполнена разделяющая его на два взаимно перемещающихся полукольца кольцевая щель с дроссельными канавками и углублениями, заполненными поглотителем, входной и выходной волноводы соединения, выполненные в форме Н-тройников, Т-образные возбудители, установленные в каждом из полуколец напротив каждого входного волновода Н-тройника, согласно полезной модели, каждый входной волновод Н-тройников в месте стыка с полукольцами выполнен с расширением в направлении, противоположном выступу Т-образного возбудителя, а в Т-образных возбудителях со стороны, противоположной расширениям, установлены поглотители.
Технический результат обеспечивается введением новых конструктивных элементов. Выполнение входных волноводов Н-тройников с расширением улучшает согласование входного и выходного волноводов соединения. Введение поглотителей в Т-образные возбудители увеличивает уровень пропускаемой мощности за счет уменьшения уровня паразитных резонансов.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых представлены: на фиг.1. - вращающееся волноводное соединение, вид сверху в разрезе; на фиг.2 - часть соединения на участке ввода (вывода) энергии; на фиг.3 - поперечное сечение прямоугольного волновода.
Вращающееся волноводное соединение содержит (фиг.1) прямоугольный волновод 1, свернутый в кольцо в Н-плоскости электромагнитного поля. В широких стенках прямоугольного волновода 1 выполнена кольцевая щель 2. Кольцевая щель 2 разделяет прямоугольный волновод 1 на два взаимно перемещаемых полукольца: внутреннее полукольцо в рассматриваемом варианте является статором, а внешнее - ротором.
В каждом из полуколец напротив входного волновода Н-тройника 3 установлены т-образные возбудители 4 с выступами 5, которые задают направление распространения волны. Входной волновод Н-тройника в месте стыка с полукольцами выполнен с расширением 6 в направлении, противоположном выступу 5 Т-образного возбудителя, то есть в направлении распространения волны. В Т-образных возбудителях 4 со стороны, противоположной расширениям 6, установлены поглотители 7 из поглощающего электромагнитные волны материала.
Кольцевая щель 2 содержит дроссельные канавки 8, (фиг.3) которые расположены равномерно по окружности. В широких стенках прямоугольного волновода 1 до дроссельных канавок 8 выполнены углубления, заполненные поглотителем 9.
Форма расширения 6 может быть как линейной, так и криволинейной. Наиболее просто реализуется линейная форма расширения, показанная на фиг.1. В этом случае размеры выступа Т-образных возбудителей (фиг.2) лежат в следущих пределах
d=(0.20÷0.35)*а;
l=(0.41÷0.47)*а;
=(40÷52)°
где: a - ширина волновода Н-тройника, определяемая рабочим диапазоном частот;
d - длина выступа Т-образного возбудителя;
l - удаление точки начала расширения от места стыка волновода Н-тройника с полукольцом;
- угол расширения волновода Н-тройника.
Вращающееся волноводное соединение работает следующим образом. СВЧ-энергия поступает в один из Т-образных возбудителей 4 и передается в прямоугольный волновод 1, по которому без трансформации типа волны передается ко второму Т-образному возбудителю 4. Входной и выходной волноводы в месте стыка с полукольцами снабжены несимметричным расширением 5 в направлении распространения волны. Для электромагнитной волны создается приоритетное направление распространения в рабочую область вращающегося соединения, что обеспечивает лучшее согласование волновода Н-тройника 3 и прямоугольного волновода 1.
При передаче СВЧ-энергии по прямоугольному волноводу 1 в кольцевой щели 2 возникают электромагнитные волны, распространяющиеся параллельно оси симметрии устройства, а также и по кольцу. Дроссельные канавки 8 препятствуют распространению электромагнитных волн в осевом направлении, чем достигается уменьшение паразитного излучения через кольцевую щель 2. Углубления, заполненные поглотителем 8, обеспечивают затухания электромагнитной волны, распространяющейся по кольцу. Поглотители 6, установленные в Т-образных возбудителях 4 со стороны, противоположной расширению, дополнительно поглощают энергию электромагнитной волны, огибающей Т-образный возбудитель 4 и проходящей в нерабочую область кольца в пространство волновода между тыльными сторонами Т-образных возбудителей 4. Благодаря этому, уменьшается амплитуда стоячей волны и устраняются паразитные резонансы на электромагнитной волне, распространяющейся по кольцу, что приводит к увеличению пропускаемой мощности.
Предлагаемую конструкцию можно использовать для создания многоканального вращающегося соединения путем увеличения количества вращающихся волноводных соединений.
Возможность практической реализации предлагаемой конструкции вращающегося волноводного соединения проверена экспериментально. Статорные и роторные части прямоугольного волновода выполнены в виде монолитных деталей. Т-образные возбудители вместе с поглотителями болтами крепятся к внутренней части прямоугольного волновода.
В рабочей полосе частот (
fp=±10%) получен коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) не более 1,2, что подтверждает получение технического результата.
Вращающееся волноводное соединение, содержащее прямоугольный волновод, свернутый в кольцо в Н-плоскости электромагнитного поля, в широких стенках которого выполнена разделяющая его на два взаимно перемещающихся полукольца кольцевая щель с дроссельными канавками и углублениями, заполненными поглотителем, входной и выходной волноводы соединения, выполненные в форме Н-тройников, Т-образные возбудители, установленные в каждом из полуколец напротив каждого входного волновода Н-тройника, отличающееся тем, что каждой входной волновод Н-тройников в месте стыка с полукольцами выполнен с расширением в направлении, противоположном выступу Т-образного возбудителя, а в Т-образных возбудителях со стороны, противоположной расширениям, установлены поглотители.
