КОАКСИАЛЬНЫЙ СВЧ-ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ, ВЫДЕРЖИВАЮЩИЙ ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ МОЩНОСТИ

Полезная модель относится к технике СВЧ, в частности к вспомогательным устройствам для коммутации и прерывания, и предназначена для замыкания, прерывания или изменения пути прохождения сигналов в коаксиальных трактах.
Известно контактное устройство, содержащее четыре контактные группы, которые образуют мостиковую схему замыкающих и размыкающих контактов основного и резервного коммутирующих узлов, причем диагональ мостиковой схемы резервированных замыкающих контактов соединена с диагональю мостиковой схемы резервированных размыкающих контактов [Авторское свидетельство СССР №535618].
Недостатком такого устройства является большое количество используемых дистанционных переключателей.
Известна конструкция полоскового переключателя, который содержит три передающие линии, размещенные на неподвижной части переключателя, и передающую линию на подвижной части, которая может занимать одно из двух фиксированных положений и соединять между собой передающие линии на неподвижной части, причем соединение внутренних проводников линий, расположенных на неподвижной части переключателя, с внутренним проводником линии на подвижной части емкостное, так как внутренние проводники на неподвижной и подвижной части переключателя имеют на концах "гребенки", зубцы которых, взаимодействуя друг с другом, обеспечивают емкостное соединение линий передачи. [Авторское свидетельство СССР №236568].
Это устройство имеет следующие недостатки: в связи с тем, что поперечное сечение внутренних проводников линий относительно мало, емкость, образованная взаимодействием "гребенок" на подвижном и неподвижном проводниках даже при очень малых зазорах между зубцами, мала, что приводит к ухудшению согласования переключателя и уменьшению величины пропускаемой мощности.
Также известно изобретение, содержащее три линии передачи с одинаковыми волновыми сопротивлениями, одна из которых предназначена для входа СВЧ-сигнала в переключатель, две другие - для первого и второго выходов СВЧ-сигналов из переключателя, а также два ключевых элемента соответственно для первого и второго выходов переключателя, работающих в противофазе, два входа управления ключевыми элементами, три отрезка линии передачи длиной, равной одной восьмой длины волны СВЧ-сигнала, два резистора сопротивлением, равным волновому сопротивлению каналов, при этом первые концы отрезков линий передачи соединены, соответственно с входом СВЧ-сигнала, с первым и вторым выходами СВЧ-сигнала, вторые концы отрезков линий передачи через свои резисторы связаны с корпусом [Патент РФ №2479079].
Недостатком данного изобретения, использующего в качестве ключевых элементов два полупроводниковых транзистора, является относительная сложность его изготовления и относительно низкая надежность, а также отсутствие необходимого сервиса, индицирующего, какой выходной канал работает в данный момент.
Известна конструкция бесконтактного сверхвысокочастотного переключателя на два положения, содержащего три и более передающих линии, размещенных на фиксированной части переключателя, и одну передающую линию, выполненную с возможностью перемещения и фиксации в одном из двух положений, в которых происходит бесконтактное соединение передающих линий подвижной и неподвижной частей переключателя [Патент РФ №2671339].
Недостатком указанного устройства является избыточное число используемых передающих линий в переключателе, что снижает надежность и увеличивает массу изделия.
Ближайшим аналогом предлагаемой полезной модели является конструкция коаксиального СВЧ-переключателя, которая содержит три линии передачи с одинаковыми волновыми сопротивлениями, одна из которых предназначена для входа СВЧ-сигнала в переключатель, две другие - для первого и второго выходов СВЧ-сигналов из переключателя, а также два ключевых элемента соответственно для первого и второго выходов переключателя, работающих в противофазе [Патент РФ №22671931.
Недостатками изобретения являются относительно большие массогабаритные характеристики и относительно низкая скорость переключения каналов, так как ключевые элементы конструкции, представляющие собой отверстия и клапаны в волноводных каналах, управляются электромеханическим способом, воздействием с помощью стержня на клапаны и отверстия первого и второго выходов переключателя. Не является оптимальным с точки зрения контактного соединения использование цилиндрического проводника (стержня) - относительно небольшая площадь контакта может вызвать нагрев или даже пробой при высоких мощностях.
Известные конструкции коаксиальных СВЧ-переключателей не обеспечивают достаточной надежности при высокой проводимой мощности. Повышение мощности может вызвать пробои.
Задачей полезной модели является повышение эксплуатационных характеристик коаксиального СВЧ-переключателя, таких как проводимая мощность и надежность.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание конструкции коаксиального СВЧ-переключателя, который бы выдерживал высокий уровень мощности (350-400 Вт) при малых значениях прямых потерь и имел высокую надежность.
Технический результат достигается тем, что коаксиальный СВЧ-переключатель, выдерживающий высокий уровень мощности, состоит из одной входной линии и двух выходных линий, которые являются коаксиальными и заполнены диэлектриком, например, полимером тетрафторэтилена с высокой диэлектрической проницаемостью. Входная и выходные линии устанавливаются в СВЧ-часть, состоящую из корпуса, основания и двух прямоугольных проводников. Центральный внутренний проводник коаксиала изготовлен из бериллиевой бронзы, которая обладает хорошей проводимостью и большой износостойкостью. В качестве переключающего элемента используется коаксиальная линия с прямоугольным сечением внешнего экрана и двумя прямоугольными проводниками. Коаксиальная линия с прямоугольным сечением внешнего экрана (корпус, основание) покрыта молибденом (Мо), имеющим низкий коэффициент вторичной электронной эмиссии. Прямоугольный проводник, изготовленный из бериллиевой бронзы, имеет форму прямоугольного параллелепипеда с радиусными гранями и покрыт химическим составом золото-кобальт (Au-Со), так же, как и центральный внутренний проводник входной и выходной линии. Благодаря данному покрытию снижается переходное сопротивление, сохраняется постоянство электрических параметров и повышается износостойкость. Прямоугольные проводники попеременно прижимаются к центральным внутренним проводникам выходных коаксиальных линий, либо к широкой стенке основания. Прямоугольный проводник, прижатый к центральным внутренним проводникам, служит линией передачи, а прижатый к широкой стенке основания прямоугольный проводник служит дополнительным элементом согласования. Использование металлического проводника прямоугольной формы, который соединяет коаксиальные каналы между собой, является оптимальным с точки зрения контактного соединения. Движение прямоугольных проводников контролируют толкатели, которые устанавливаются в основании вместе с пружинами, в качестве направляющих прямоугольных проводников используются штифты. Толкатели и штифты изготовлены из полимерного пластика, например, Zedex, обладающего высокой прочностью, термостойкостью и диэлектрической проницаемостью.
Штифты имеют форму цилиндра с расширением диаметра через ступеньку, они устанавливаются в соответствующие отверстия в корпусе и основании СВЧ-части.
Предлагаемая полезная модель поясняется с помощью чертежей.
На фиг. 1 представлено поперечное сечение коаксиального СВЧ-переключателя;
на фиг. 2 - увеличенный вид СВЧ-части коаксиального СВЧ-переключателя.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - входная линия;
2, 3 - выходная линия;
4 - диэлектрик;
5 - корпус;
6 - основание;
7 - прямоугольный проводник;
8 - центральный внутренний проводник;
9 - толкатель;
10 - пружина;
11 - штифт.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР №535618, МПК: H01H 47/00, опубликовано 15.11.1976 г.
2. Авторское свидетельство СССР №236568, МПК: Н01Р 1/12, опубликовано в 1969 г.
3. Патент РФ №2267193, МПК: Н01Р 1/12, опубликован 27.12.2005 г.
4. Патент РФ №2479079, МПК: Н01Р 1/15, опубликован 10.04.2013 г.
5. Патент РФ №2671339, МПК: Н01Р 1/12, опубликован 30.10.2018 г.