ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ГЕНЕРАТОР СВЧ
READJUSTABLE SHF GENERATOR

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в аппаратуре радиолокационных станций (РЛС), в которых для повышения помехоустойчивости применяется перестройка несущей частоты передающего устройства.
Изобретение может быть использовано также в системах дистанционного управления приборами и механизмами.
Известно устройство для генерирования колебаний СВЧ-диапазона с частотой, изменяющейся во времени, содержащее корпус, магнетрон с подвижным штоком перестройки и электродвигатель, укрепленные в корпусе неподвижно, промежуточный вал с шестерней, подвижно соединенный с валом кулачка, упирающегося в шток магнетрона, а вал электродвигателя находится в зацеплении с шестерней промежуточного вала.
Известное устройство выбрано за прототип.
В известном устройстве не предусмотрена фиксация рабочей частоты на протяжении заданных промежутков времени, а предусмотрена только непрерывная перестройка с небольшой амплитудой. Это объясняется тем, что при сокращении времени на переход от одной частоты к другой и больших амплитудах перестройки резко возрастают инерционные нагрузки на детали устройства, что требует значительного увеличения мощности двигателя, увеличивается опасность поломки механизма и двигателя при ограниченных массе и габаритах устройства.
Перечисленные ограничения приводят к снижению скорости перестройки частоты и исключают возможность оперативного изменения закона перестройки (без механической переналадки механизма), что резко ухудшает помехоустойчивость РЛС.
Одним из возможных путей уменьшения инерционных нагрузок на детали устройства, при необходимости сокращения времени на переход от одной фиксированной частоты к другой, является уменьшение массы и количества движущихся деталей.
Известно устройство, которое может быть использовано для перестройки частоты магнетрона. Устройство содержит корпус, электродвигатель, пустотелый палец, установленный в корпусе, винт с резьбой прямоугольного сечения, входящий внутрь цилиндра. На внутренней поверхности цилиндра выполнен спиральный паз, в который вложена обмотка возбуждения. Вал электродвигателя соединен с упомянутым пальцем (см. авторское свидетельство СССР №305413, кл. G01P 3/18).
С помощью этого устройства можно перестраивать частоту магнетрона в широком диапазоне с фиксацией ее на протяжении некоторого промежутка времени. Однако, с помощью этого известного устройства, четкая фиксация рабочей частоты в промежуточном положении штока не может быть достигнута, т.к. положение пальца, а следовательно, и фиксация частоты, зависят от величины тока в обмотке возбуждения. При этом незначительного изменения тока в обмотке возбуждения оказывается достаточным для расфиксации частоты.
Кроме того, в связи с отсутствием механической фиксации, установка частоты нарушается при выключении аппаратуры и становится неустойчивой при воздействии вибрационных нагрузок.
Оперативного изменения программы перестройки это устройство также не обеспечивает.
Целью изобретения является устранение этих недостатков, т.е. повышение помехоустойчивости РЛС путем сокращения времени на переход от одной фиксированной частоты к другой, оперативного дистанционного управления программой перестройки и обеспечения фиксации рабочей частоты на протяжении заданных промежутков времени. Согласно изобретению, указанная цель достигается генератором колебаний СВЧ диапазона с перестройкой частоты, содержащим корпус, магнетрон с подвижным штоком перестройки и электродвигатель, укрепленные в корпусе неподвижно, промежуточный вал с шестерней, подвижно соединенный с валом кулачка, упирающегося в шток магнетрона, причем вал электродвигателя находится в зацеплении с шестерней промежуточного вала, отличающимся тем, что на валу электродвигателя укреплена вращающаяся масса (например, ротор-вентилятор), шестерня установлена на промежуточном валу с возможностью свободного вращения, в устройство введены электромагнитная муфта, подпружиненный в осевом направлении относительно промежуточного вала и соединенный с ним фрикционный диск для сцепления промежуточного вала и шестерни при включении электромагнитной муфты, упирающейся во фрикционный диск, и неподвижный фрикционный упор для фиксации промежуточного вала и диска относительно корпуса при расцеплении шестерни и диска после выключения муфты. Промежуточный вал может быть соединен с валом кулачка, упирающегося в шток перестройки магнетрона, посредством червячной пары.
Вращающаяся масса подобрана такой, чтобы величина ее кинетической энергии в установившемся режиме была значительно выше величины кинетической энергии движущихся частей механизма. Это дает возможность избежать изменений в работе устройства при включении или выключении электромагнитной муфты.
Для получения полезного эффекта от наличия постоянно вращающейся массы, указанная масса выполнена в виде ротора-вентилятора и используется для охлаждения анодного блока магнетрона, что требуется по техническим условиям на магнетроны.
Так как устройство содержит электромагнитную муфту, обеспечивающую сцепление промежуточного вала и шестерни, а инерционные нагрузки, действующие на вращающуюся массу в момент включения муфты или ее выключения весьма малы, время перехода от одной фиксированной частоты к другой частоте составляет достаточно малую величину (порядка десятков млсек).
Поскольку связь штока магнетрона через вал кулачка с промежуточным валом осуществлена с помощью червячной пары и каждому положению кулачка соответствует определенное положение штока, при остановке механизма, осуществляемой путем выключения сцепления шестерни с промежуточным валом с помощью электромагнитной муфты, обеспечивается жесткая фиксация штока перестройки магнетрона в том положении, которое было в момент выключения сцепления. Кроме того, после выключения сцепления промежуточный вал фиксируется фрикционным упором, что исключает его повороты под воздействием вибрационных нагрузок и возвратной пружины магнетрона.
На чертеже показана конструкция предлагаемого устройства.
Устройство содержит электродвигатель 1, на валу которого закреплено зубчатое колесо 2 и ротор-вентилятор 3. Зубчатое колесо 2 находится в зацеплении с шестерней 6, имеющей свободное вращение на промежуточном валу 7, на котором закреплен червяк 8. Электродвигатель 1 установлен неподвижно в корпусе 4. На торце зубчатого колеса 6 закреплена фрикционная шайба 10. В полой части вала 7 помещена пружина 11, в которую упирается цилиндрический выступ 12 фрикционного диска 14 со штифтом 13. Диск 14 прижат к штоку 15 электромагнита 16. Фрикционный диск 14, совместно с фрикционной шайбой 10 и электромагнитом 16 со штоком 15 образуют электромагнитную муфту.
В корпусе 4 закреплен фрикционный упор 17. Червяк 8 находится в зацеплении с колесом 18, на валу 19 которого закреплен кулачок 20. Вал 19 установлен в подшипниках в корпусе 4. Кулачок 20 упирается в шток перестройки частоты 21 магнетрона 22, закрепленного в корпусе 4.
Устройство работает следующим образом.
Электродвигатель 1 постоянно вращает ротор-вентилятор 3 охлаждения магнетрона 22 и зубчатое колесо 2. Для включения перестройки частоты в требуемый момент времени подается импульс напряжения на катушку электромагнита 16. При этом шток 15 прижимает диск 14 к фрикционной шайбе 10 вращающегося колеса 6. За счет сил трения вращение колеса 6 передается диску 14 и через штифт 13 - валу 7. В связи с большой кинетической энергией вращающегося ротора-вентилятора 3, в момент входа в зацепление с фрикционной муфтой колесо 6 практически не уменьшает своей скорости вращения, и червяк 8 набирает обороты за малый промежуток времени (порядка единиц млсек). Вращение червяка 8 передается кулачку 20, который сообщает поступательное движение штоку перестройки 21 магнетрона 22, изменяя тем самым частоту генерируемых колебаний.
После окончания импульса напряжения диск 14 под воздействием пружины 11 отходит от колеса 6 и прижимается к фрикционному упору 17, обеспечивая остановку и надежную фиксацию вала 7, а следовательно, кулачка 20, который, в свою очередь, фиксирует положение штока перестройки 21 магнетрона 22.
Введение в устройство ротора, являющегося одновременно вентилятором для охлаждения магнетрона, и электромагнитной муфты, предназначенной для сцепления и расцепления вращающегося ротора с механизмом перестройки, дало возможность значительно сократить время перестройки (скачка частоты). Устройство обеспечивает возможность дистанционного, по заданной программе, управления скачком частоты путем изменения длительности управляющего муфтой электрического импульса напряжения, а также надежную фиксацию частоты после окончания скачка частоты.
Испытания устройства в условиях опытной эксплуатации на объектах показали его полную работоспособность и соответствие требуемым параметрам.
В устройстве, выполненном в соответствии с предлагаемым техническим решением, была обеспечена дискретная (скачкообразная) перестройка в пределах всего рабочего диапазона частот магнетрона со скачками частоты от 20 до 100 МГц и временем скачка от 20 до 50 млсек.
Применение заявляемого устройства позволило улучшить качество работы радиолокационного канала и резко повысить его помехоустойчивость.