ВОЛНОВОДНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ
WAVEGUIDE SWITCH

Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и предназначено для быстродействующей коммутации широкополосных волноводных трактов высокого уровня мощности.
Известен волноводный переключатель, содержащий статор, в котором размещены входные и выходные каналы, и ротор, расположенный соосно внутри него, в котором выполнены коммутирующие каналы. Ротор состоит из двух частей, расположенных симметрично относительно его оси и соединенных пружинами, причем каждая часть ротора установлена с возможностью поджатия к статору посредством фиксирующего механизма, состоящего из трех кулачков, размещенных между частями ротора (А.с. СССР №1282243, Р01Р 1/12, 1987).
Недостатком известного переключателя является малое быстродействие, большие габариты и малая надежность, обусловленная сложностью конструкции.
Известен также волноводный переключатель, содержащий концентрично расположенные статор и ротор, в которых выполнены волноводные каналы, узкие стенки которых лежат в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора. В радиальных пазах, выполненных на всю высоту цилиндрической поверхности ротора, установлены экранирующие элементы, прижатые к цилиндрической поверхности статора упругим элементом. Экранирующие элементы выполнены в виде спирали, имеющей ромбовидное сечение, упругие элементы - в виде эластичного шнура, а боковые поверхности радиальных пазов снабжены продольными канавками, контактирующими со спиралью (А.с. СССР №1322387, Н01Р 1/12, 1987).
Недостатком этого переключателя является наличие потерь при передаче электромагнитных волн из-за зазора между волноводными каналами статора и ротора.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является волноводный переключатель, содержащий концентричные статор и ротор, в которых выполнены волноводные каналы, узкие стенки которых лежат в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, волноводные каналы выполнены в виде гребневых волноводов, статор и ротор выполнены со ступенчатым изменением диаметра в плоскости, проходящей через середины широких стенок волноводов, причем длина ступени равна четверти длины волны на средней частоте рабочего диапазона, а зазор между цилиндрическими поверхностями статора и ротора постоянен (Патент РФ №2022416, Н01P 1/12, 1991).
Несмотря на значительные усовершенствования конструкции переключателя, он также не исключает потерь при передаче электромагнитных волн.
Перед авторами стояла задача создания волноводного переключателя, обладающего высоким быстродействием при коммутации волноводных трактов высокого уровня мощности с уменьшением при этом потерь электромагнитных волн.
Задача решена за счет того, что в волноводный переключатель, содержащий концентрично расположенные статор и ротор с выполненными волноводными каналами, узкие стенки которых лежат в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, дополнительно введены узел управления, верхнее и нижнее основания и исполнительное устройство.
Исполнительное устройство выполнено в виде микродвигателя, микровыключателей, поводковой муфты, кулачка, поводка и рычага.
Микродвигатель коаксиально расположен с ротором и закреплен в нижнем основании, на котором установлен узел управления, причем на валу микродвигателя установлен кулачок с поводком.
На верхнем основании закреплены микровыключатели, взаимодействующие с рычагом, установленным на одном из концов вала ротора, а на другом конце вала ротора установлена поводковая муфта.
Эквидистантно каналу ротора выполнены глухие отверстия.
В роторе выполнены осевые пазы, заполненные поглотителем, например ферроэпоксидом.
Поводок выполнен в виде гибкого элемента, например пружины.
Волноводный переключатель с торцов закрыт крышкой и стаканом, укрепленными на верхнем и нижнем основаниях соответственно.
Волноводный переключатель снабжен Г-образными фиксаторами, каждый из которых выполнен в виде двуплечевого рычага, установленного на оси, причем одно плечо рычага подпружинено.
Заявляемый волноводный переключатель обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для устройств подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.
Заявляемый волноводный переключатель, по мнению заявителя и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. для специалистов он явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известен из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.
Сущность изобретения поясняется с помощью чертежей, где:
- на фиг.1 представлен вид спереди в разрезе;
- на фиг.2 - вид сверху в разрезе;
- на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.1;
- на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1;
- на фиг.5 - вид В на фиг.1.
Волноводный переключатель содержит концентрично расположенные статор 1 и ротор 2. На трех сторонах статора 1 расположены волноводные каналы, к которым крепятся фланцы волноводов, подводящих и отводящих СВЧ-энергию. На четвертой стороне статора 1 установлена заглушка 3. Ротор 2 установлен в подшипниках 4, закрепленных в верхнем 5 и нижнем 6 основаниях, закрепленных на торцевых поверхностях статора 1. Внутри ротора 2 находится криволинейный канал, окна которого при повороте на 90° совмещаются с окнами каналов статора 1, обеспечивая тем самым передачу СВЧ-энергии с одного канала на другой (в антенну или нагрузку).
Для предотвращения утечек СВЧ-энергии в зазорах между статором 1 и ротором 2 у окон ротора 2 выполнены специальные глухие отверстия 7, эквидистантно расположенные каналу ротора 2, и осевые пазы 8, заполненные поглотителем, например ферроэпоксидом.
Кроме того, волноводный переключатель содержит узел управления 9, микродвигатель 10, кулачок 11, гибкий поводок 12, поводковую муфту 13, рычаг 14, регулировочные винты 15, нажимные винты 16, микровыключатели 17, пружины 18, Г-образные фиксаторы 19, установленные на осях 20, и разъем 21. Для обеспечения несанкционированного доступа и защиты от климатических воздействий предназначены крышка 22 и стакан 23, крепящиеся на верхнем 5 и нижнем 6 основаниях соответственно.
Волноводный переключатель работает следующим образом.
При подаче управляющего сигнала с узла управления 9 микродвигатель с кулачком 11 и гибким поводком 12 поворачивается на 90°. При этом поводок 12 упирается в торцевую поверхность выреза поводковой муфты 13 и при дальнейшем повороте увлекает за собой поводковую муфту 13, установленную на оси ротора 2. При дальнейшем повороте поводковой муфты 13 с ротором 2 на 90° происходит совмещение окон каналов ротора 2 и статора 1. В момент совмещения окон рычаг 14, установленный на оси ротора 2 с противоположной стороны от поводковой муфты 13, нажимает на кнопку микровыключателя 17, отключая тем самым микродвигатель 10 от цепи питания. Одновременно с отключением микродвигателя 10 рычаг 14 упирается в регулировочный винт 15, обеспечивая точное совпадение окон каналов. В момент совмещения окон каналов подпружиненный Г-образный фиксатор 19 западает в паз поводковой муфты 13, запирая ее от обратного вращения. При подаче управляющего сигнала противоположной полярности рабочий цикл повторяется с движением ротора 2 в обратном направлении.
На предприятии-заявителе разработана конструкторская документация заявляемого волноводного переключателя с литерой «О», по которой изготовлены опытные образцы устройства с техническими характеристиками, превосходящими характеристики прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.