Герметичный коаксиально-полосковый переход

Полезная модель относится к технике СВЧ и может быть использована при создании герметичных блоков и устройств, в частности, находящихся под высоким давлением внутри или снаружи устройств.
Известен «Коаксиальный разъём» (Авторское свидетельство СССР №1596410, HOIP 5/08, HOIR 5/021, HOIR 17/04, 17/02, опубл. 30.09.1990, Бюл. №36), содержащий внутренний и внешний проводники, свинченные с диэлектрической втулкой резьбой и резьбовой нарезкой. В резьбу введён полимеризованный герметик.
Недостаток известного коаксиального разъёма состоит в том, что при установке его в герметичный блок или устройство с заполнением газом под высоким давлением (порядка нескольких МПа), он не выдержит перепада давления и его внутренняя часть с диэлектрической втулкой и внутренним проводником будет выдавлена из объёма внешнего проводника. Таким образом, такой коаксиальный разъём не может использоваться в блоках или устройствах, заполненных газами с высоким давлением.
Наиболее близким из числа известных технических решений является «Коаксиально-полосковый переход» (Патент РФ №2080700, HOIP 5/08, опубл. 27.05.1997), содержащий корпус, являющийся внешним проводником, внутренний проводник, диэлектрическую втулку, причём диэлектрическая втулка с полосковой стороны коаксиально-полоскового перехода имеет диаметр меньше внутреннего диаметра корпуса и выступающий элемент, а полость, образованная внутренней частью корпуса, диэлектрической втулкой, выступающим элементом и внутренним проводником, заполнена связующим диэлектрическим веществом.
Недостаток известного коаксиального разъёма состоит в том, что при установке его в герметичный блок или устройство с заполнением газом под высоким давлением (порядка нескольких МПа), он не выдержит перепада давления и его внутренняя часть с диэлектрической втулкой и внутренним проводником будет выдавлена из объёма внешнего проводника. Таким образом, такой коаксиальный разъём не может использоваться в блоках или устройствах, заполненных газами с высоким давлением.
Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известного коаксиально-полоскового перехода - прототипа, является отсутствие в конструкции элементов, которые препятствовали бы выдавливанию внутреннего проводника вместе с диэлектрической втулкой и связующим диэлектрическим веществом из объёма внешнего проводника, при этом этот процесс сопровождался бы отрывом внутреннего проводника от полоскового печатного проводника с нарушением его целостности.
Это обусловлено тем, что в прототипе решалась задача просто герметизации блоков или устройств с помощью известного коаксиально-полоскового перехода - прототипа.
Как известно, при герметизации блоков и устройств их внутренний объём заполняется или сухим азотом, или инертными газами под давлением в 1,2 раза выше атмосферного, поэтому прототип мог обеспечить такую герметизацию блоков или устройств.
Задачей, на решение которой направлен заявляемый объект, является создание герметичного коаксиально-полоскового перехода, обеспечивающего герметизацию блоков и устройств, заполненных газами с высоким давлением порядка нескольких МПа, а также герметичного коаксиально-полоскового перехода, решающего обратную задачу - герметизацию блоков и устройств, внутри которых малое, например, атмосферное давление, а снаружи высокое давление порядка нескольких МПа.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемой полезной модели, является обеспечение герметичности (газонаполненности) блоков и устройств под высоким давлением или, наоборот, защиты блоков и устройств с низким давлением от проникновения внутрь их газов, находящихся под высоким давлением.
Указанный технический результат достигается тем, что герметичный коаксиально-полосковый переход содержит корпус, являющийся внешним проводником, внутренний проводник с полосковым лепестком, диэлектрическую втулку с выступающим элементом, полость, образованную внутренней частью корпуса, диэлектрической втулкой с выступающим элементом и внутренним проводником с полосковым лепестком и заполненную связующим диэлектрическим веществом, причём внутренний проводник выполнен со ступенчатым диаметром из четырёх отрезков: большего диаметра - меньшего диаметра - большего диаметра и меньшего диаметра с полосковым лепестком, внешний проводник также имеет ступенчатый диаметр из четырёх отрезков: большего диаметра – меньшего диаметра - большего диаметра и меньшего диаметра, а полость состоит из четырёх полостей:
- одна меньшего диаметра ограничена отрезком внешнего проводник меньшего диаметра и выступающим элементом;
- вторая меньшего диаметра ограничена отрезком внешнего проводника меньшего диаметра и отрезком внутреннего проводника меньшего диаметра;
- третья большего диаметра ограничена отрезком внешнего проводника большего диаметра и отрезком внутреннего проводника большего диаметра;
- четвёртая меньшего диаметра ограничена внешним проводником меньшего диаметра и внутренним проводником меньшего диаметра.
Обеспечение герметичности (газонаполненности) блока или устройства с закреплённым на их корпусе герметичным коаксиально-полосковым переходом, достигается: во-первых, ступенчатым выполнением внешнего проводника и внутреннего проводника, во-вторых: заполнением всех четырёх полостей связующим диэлектрическим веществом, например, стеклом или самотвердеющим герметизирующим компаундом, имеющими малые диэлектрические потери в диапазоне СВЧ. Ступенчатое выполнение внешнего проводника и внутреннего проводника необходимо ещё и для поддержания постоянства волнового сопротивления герметичного коаксиально - полоскового перехода, как правило, 50 Ом. Ступенчатое выполнение внешнего и внутреннего проводника с заполнением всех четырёх полостей связующим диэлектрическим веществом позволяет обеспечить достижение технического результата.
Проведённый заявителем анализ уровня техники установил, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественным всем признакам заявленного объекта «Герметичный коаксиально – полосковый переход» отсутствуют, следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «новизна».
Результаты поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленной полезной модели, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники.
Из определённого заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленной полезной модели преобразований на достижение указанного технического результата и полезная модель не основана на замене какой-либо части устройства аналога другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения, следовательно, заявленная полезная модель соответствует изобретательскому уровню.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена конструкция герметичного коаксиально-полоскового перехода. Герметичный коаксиально-полосковый переход содержит корпус 1, являющийся внешним проводником, внутренний проводник 2 с полосковым лепестком 3, диэлектрическую втулку 4 с выступающим элементом 5, полость, образованную внутренней частью корпуса 1, диэлектрической втулкой 4 с выступающим элементом 5 и внутренним проводником 2 с полосковым лепестком 3 и заполненную связующим диэлектрическим веществом 6, причём внутренний проводник 2 выполнен со ступенчатым диаметром из четырёх отрезков: большего диаметра - меньшего диаметра - большего диаметра и меньшего диаметра с полосковым лепестком, внешний проводник также имеет ступенчатый диаметр из четырёх отрезков: большего диаметра - меньшего диаметра - большего диаметра и меньшего диаметра, а полость состоит из четырёх полостей, например;
- одна меньшего диаметра ограничена отрезком внешнего проводника меньшего диаметра и выступающим элементом;
- вторая меньшего диаметра ограничена отрезком внешнего проводника меньшего диаметра и отрезком внутреннего проводника меньшего диаметра;
- третья большего диаметра ограничена отрезком внешнего проводника большего диаметра и отрезком внутреннего проводника большего диаметра;
- четвёртая меньшего диаметра ограничена внешним проводником меньшего диаметра и внутренним проводником меньшего диаметра.
Внутренний проводник 2 имеет выемку 7, необходимую для увеличения прочности и исключения проворачиваемости диэлектрической втулки 4 и внутреннего проводника 2.
Герметичный коаксиально-полосковый переход работает следующим образом.
До начала работы герметичного коаксиально-полоскового перехода осуществляется навинчивание ответной части к переходу. При этом возникает значительное осевое усилие по направлению от коаксиальной к полосковой стороне. При этом выступающий элемент 5 принимает на себя приложенное к диэлектрической втулке 4 осевое усилие. При навинчивании ответной части перехода на коаксиально-полосковой переход возникает ещё радиальное усилие, приводящее к проворачиванию диэлектрической втулки 4 и внутреннего проводника 2 с возможным отрывом полоскового лепестка 3 от печатного проводника СВЧ подложки, а также нарушение герметичности.
Для устранения проворачивания диэлектрической втулки 4 и внутреннего проводника 2 и нарушения герметичности внутренний проводник 2 делается с выемкой 7, а выступающий элемент 5 выполняется с несколькими пазами, параллельными оси герметичного коаксиально-полоскового перехода с заполнением этих пазов и выемки 7 связующим диэлектрическим веществом.
После навинчивания ответной части к переходу, то есть при затягивании резьбового соединения сигнал СВЧ передаётся по внутреннему и внешнему проводникам 2 и 1 и поступает внутрь блока или устройства по полосковой линии на СВЧ подложке.
Если сигнал СВЧ выводится из блока или устройства, то с помощью герметичного коаксиально-полоскового перехода сигнал СВЧ поступает в ответную часть, навинченную на внешний проводник 2. Таким образом, достигается передача СВЧ сигнала из области высокого давления в область низкого давления при сохранении герметичности (газонаполненности), блоков и устройств под высоким давлением.
При установке герметичного коаксиально-полоскового перехода на корпус блока или устройства, внутренний объём которых заполнен газом под высоким давлением, например, до нескольких МПа, это высокое давление не может выдавить внутренний проводник 2 с связующим диэлектрическим веществом 6 из-за того, что связующее диэлектрическое вещество 6 закреплено уступом диаметров внешнего проводника 1, а внутренний проводник 2 не может быть выдавлен, так как больший диаметр внутреннего проводника 2 натыкается на меньший диаметр связующего диэлектрического вещества 6.
Если, наоборот, снаружи блока или устройства высокое давление газа порядка нескольких МПа, а внутри их давление близко к атмосферному, то внутренний проводник 2 вместе с диэлектрической втулкой 4 с выступающим элементом 5 не может быть вдавлен во внутренний объём блока или устройства, так как диэлектрическая втулка 4 упирается в ступеньку диаметра внешнего проводника 1, а внутренний проводник 2 упирается в выступающий элемент 5 диэлектрической втулки 4, а также удерживается связующим диэлектрическим веществом 6, закреплённым от возможного выдавливания уступом диаметров внешнего проводника 1.
На основании вышеизложенного видно, что заявляемый герметичный коаксиально-полосковый переход обеспечивает герметичность (газонаполненность) блоков и устройств при заполнении их внутреннего объёма газами под высоким давлением, либо защиту от проникновения газа высокого давления внутрь блоков и устройств, работающих под низким, например, атмосферным давлением.
Сопоставление параметров, характеризующих заявляемую полезную модель и прототип, позволяет сделать вывод о том, что заявляемый герметичный коаксиально-полосковый переход обладает новизной и соответствует изобретательскому уровню.
Таким образом, приведённые сведения доказывают, что при осуществлении заявленной полезной модели выполняются следующие условия:
- средство, воплощающее герметичный коаксиально-полосковый переход при его осуществлении, предназначено для использования в герметичных блоках и устройствах, находящихся под высоким давлением внутри или снаружи устройств;
- для заявленной полезной модели, в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных или других известных до дачи подачи заявки средств;
- средство, воплощающее заявленную полезную модель, при её осуществлении, способно обеспечить получение указанного технического результата.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».