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, Н01Р 1/12, 1987).
Недостатком переключателя является малое быстродействие, большие габариты и малая надежность, обусловленная сложностью конструкции.
Известен также 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 ферроэпоксидом. Поводок выполнен в виде гибкого элемента. 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 (Патент РФ №2376689, Н01Р 1/12, 26.10.2007).
Недостатками этого переключателя является малая надежность, обусловленная сложностью конструкции, а также пошаговое переключение из одного положения в другое, что приводит к сложности управления исполнительным устройством.
Наиболее близким является волноводный переключатель, содержащий корпус, в котором выполнены окна ввода и вывода, ротор, имеющий коммутирующие каналы и установленный в корпусе, и исполнительное устройство, состоящее из электромагнитов, установленных симметрично по обе стороны от оси ротора, и ограничительных упоров, при этом с целью повышения виброустойчивости в него введены магнитопроводящее основание, закрепленное на оси ротора, и два сегментообразных постоянных магнита, которые установлены на магнитопроводящем основании симметрично относительно оси ротора, при этом сегментообразные постоянные магниты обращены к полюсам электромагнитов разноименными полюсами и ось их симметрии размещена под углом к линии, соединяющей центры полюсов электромагнитов, а электромагниты размещены параллельно оси ротора (а.с. СССР №1083255, Н01Р 1/12, 1984).
Недостатком этого переключателя является ограниченное количество положений переключения.
Технический результат изобретения заключается в возможности создания волноводного переключателя с количеством положений от 2 до К, в возможности переключения из одного положения в любое другое сразу, а не пошагово, простота управления исполнительным устройством, где К - любое четное число от четырех и более.
Для достижения технического результата предлагается волноводный переключатель, содержащий концентрично расположенные статор и ротор с выполненными волноводными каналами, узкие или широкие стенки которых лежат в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, узел управления, устройство фиксации ротора относительно статора и исполнительное устройство. Исполнительное устройство представляет собой магнитопровод в виде кольца с зубцами на внутренней поверхности, при этом плоскость магнитопровода расположена перпендикулярно оси вращения ротора, а сам магнитопровод расположен концентрично ротору и имеет количество зубьев кратное двум и не менее четырех, располагающихся симметрично относительно оси симметрии магнитопровода в каждой паре зубьев. На каждый зубец, как на сердечник, намотана катушка индуктивности, а катушки индуктивности, находящиеся на зубцах каждой пары, электрически соединены между собой следующим образом: начало намотки первой катушки соединено с концом намотки второй катушки, а незадействованные выводы катушек подключаются к узлу управления. Ротор исполнительного устройства представляет собой магнит либо в форме цилиндра, либо одного или нескольких секторов цилиндра и помещен в центр магнитопровода и механически закреплен на оси ротора волноводного переключателя таким образом, что может свободно вращаться внутри магнитопровода совместно с ротором волноводного переключателя, при этом ось ротора волноводного переключателя изготовлена из немагнитных материалов. Магнитные полюса ротора исполнительного устройства расположены параллельно оси ротора волноводного переключателя. Один из полюсов (S или N) перекрывает торцы зубцов одной половины катушек индуктивности, а другой полюс (N или S) перекрывает один или более торцов зубцов другой половины катушек индуктивности.
На фиг. 1 представлен волноводный переключатель, разрез, на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1.
Волноводный переключатель имеет:
1 - статор;
2 - ротор;
3 - устройство фиксации ротора относительно статора;
4 - узел управления;
5 - исполнительное устройство;
6 - ось ротора;
7 - волноводный канал в статоре;
8 - волноводный канал в роторе;
9 - магнитопровод;
10 - катушка индуктивности;
11 - ротор исполнительного устройства.
Переключатель работает следующим образом.
При поступлении управляющего сигнала из узла управления 4 на катушки индуктивности 10 одной из пар возникает магнитное поле, которое, взаимодействуя с магнитным полем ротора исполнительного устройства 11, механически закрепленного на оси 6, приводит к вращению ротор 2 переключателя до совмещения волноводных каналов 7 и 8. После чего положение ротора 2 относительно статора 1 блокируется устройством фиксации 3. При этом управляющий сигнал имеет длительность, достаточную для перехода ротора 2 из одного исходного положения в другое. Для переключения волноводного переключателя в другое положение необходимо подать управляющий сигнал на любую другую пару катушек индуктивности 10. Таким образом, количество пар катушек соответствует количеству положений ротора относительно статора. За счет того, что ротор исполнительного устройства 11 представляет собой по форме либо цилиндр, либо один или несколько секторов цилиндра и помещен в центр магнитопровода 9, и один из полюсов (S или N) перекрывает торцы зубцов одной половины катушек индуктивности 10, а другой полюс (N или S) перекрывает один или более торцов зубцов другой половины катушек индуктивности 10, достигается возможность производить переключения волноводного переключателя из любого положения в любое другое сразу, а не пошагово.