ТРЕХКАНАЛЬНОЕ СВЧ ВРАЩАЮЩЕЕСЯ СОЧЛЕНЕНИЕ
THREE-CHANNEL MICROWAVE ROTARY JOINT

Устройство относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано для передачи СВЧ энергии между подвижной и неподвижной частями СВЧ тракта радиолокаторов.
Известно многоканальное вращающееся сочленение по патенту №2127011, содержащее концентрично расположенные коаксиальные линии с различными диаметрами, дроссель, установленный на внешнем проводнике внешней линии, поглощающих колец, надеваемых на концы смежных коаксиальных линий, и втулок в виде усеченных конусов, смежные концы смежных линий имеют втулки разных типов, высота которых выбирается из условия
0
где λ - средняя длина волны рабочего диапазона, мм.
Недостатком данного устройства является узкополосность каналов, сложная конфигурация устройства.
Известно трехканальное СВЧ вращающееся сочленение, разработанное ОАО «ВНИИРТ» и изготавливаемое на ОАО «МЗ РИП». Конструкторская документация УВАИ 467375.003. Год выпуска с 1989 по настоящее время.
Устройство представляет собой единую конструкцию, объединяющую три канала, одного (центрального) в виде коаксиала, и двух тороидальных, выполненных по схеме многомодового коаксиала, возбуждаемого равномерно по окружности с помощью симметрирующей схемы.
Недостатком данного устройства является нестабильность параметров при вращении. Из-за изменения реактивных составляющих тороидального канала при вращении происходит дополнительный разброс параметров, что связано с физическими принципами построения переходов от коаксиальной линии к ее тороидальному виду. Для получения высокой стабильности параметров необходимо усложнение конструкции, определяемое высокими требованиями по центровке и соосности вращающего сочленения.
Предлагаемым изобретением решается задача получения высокой развязки между каналами (не менее 50 дБ) в широком диапазоне частот, получения высокой стабильности параметров при вращении тороидальных каналов и упрощение конструкции устройства.
Для достижения указанного технического результата в трехканальном СВЧ вращающемся сочленении первый и второй каналы, являющиеся внутренними каналами, выполнены в виде двойной коаксиальной линии, при этом внешний проводник второго канала является центральным проводником первого канала, а третий канал - тороидальный, внешний по отношению к первым двум, выполненный по схеме многомодового коаксиала, возбуждаемого равномерно по окружности с помощью симметрирующей схемы.
Предлагаемое трехканальное СВЧ вращающееся сочленение иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, 2.
На фиг.1 показан общий вид трехканального СВЧ вращающегося сочленения.
На фиг.2 представлена конструкция предлагаемого трехканального СВЧ вращающегося сочленения.
Трехканальное СВЧ вращающееся сочленение (фиг.1) представляет собой единую конструкцию, состоящую из подвижной и неподвижной частей, и имеет три канала для передачи СВЧ энергии.
Трехканальное СВЧ вращающееся сочленение установлено в литой корпус 4. В верхней части корпуса имеется крышка 5 с подшипниковым узлом 6 для обеспечения вращения трехканального СВЧ вращающегося сочленения. Разъемы 7 первого 1 канала выведены непосредственно на общий корпус 4, а разъем 8 второго 2 канала и разъем 9 третьего 3 канала выведены на общий корпус 4 с помощью коаксиальных фидеров 10.
Особенностью конструкции является то, что первый 1 и второй 2 каналы (фиг.2), являющиеся внутренними каналами, выполнены в виде двойной коаксиальной линии с емкостными связями, при этом внешний проводник второго 2 канала является центральным проводником первого 1 канала. Третий 3 канал, являющийся внешним по отношению к первым двум каналам, тороидальный, выполнен по схеме многомодового коаксиала, возбуждаемого равномерно в четырех точках по окружности с помощью симметрирующей схемы, с целью предотвращения высших мод и уменьшения дополнительного разброса параметров. Симметрирующая схема выполнена на полосковой плате 7 из фольгированного диэлектрика ФАФ-4.
Связь между подвижной и неподвижной частями тороидального канала является емкостной, как и у первых двух каналов.
Величина емкостей рассчитывалась из соотношения
c
l
X≤∫0,05Z
c
где X - реактивное сопротивление емкости, Ом;
- мнимая единица;
1
Z=50 Ом - волновое сопротивление линии связи.
3
В качестве изолятора емкостей применены фторопластовые втулки 14, 15 (фиг.2), имеющие малые потери на СВЧ и малый коэффициент трения. Для обеспечения электрической развязки между внешним проводником второго 2 канала и центральным проводником первого 1 канала введен поглотитель 17 (состав 22 ОСТ 107.460007.006-92) и втулки 12, 13 из термопластичного углепластика УПА-6/30-1 ТУ 2253-001-18070047-00, имеющего малый коэффициент трения, хорошую износостойкость и удельное объемное электрическое сопротивление ≈200 Ом·см. Введение углепластика вместо фторопласта во вращающемся сочленении позволило поднять развязку между каналами. Замена фторопластовых втулок на углепластик привела к повышению развязки на 12 дБ.
Волновые сопротивления, длина короткозамкнутых шлейфов и их взаимное расположение в первом канале выбраны таким образом, чтобы обеспечить широкополосное согласование в диапазоне частот от 730 до 1542 МГц. Кроме того, дополнительно для подстройки параметров в требуемых диапазонах могут быть введены регулировочные втулки, которые напаиваются на внутренний проводник первого канала. Их количество и место подбирается при регулировании.
Второй канал вращающегося сочленения является наиболее широкополосным. Частотно-зависимыми элементами в нем являются последовательные емкости вращающего сочленения. Длина втулок вращающегося сочленения выбрана таким образом, чтобы паразитные полосы заграждения во втором канале оказались на более высоких частотах по отношению к требуемым.
Для уменьшения разброса параметров при вращении, центровки каналов при их взаимной сборке применены два подшипника вращения 16, 18 (фиг.2), устанавливаемые между коаксиальными и тороидальным каналом. Такая установка подшипников вносит дополнительную конструктивную развязку между каналами и обеспечивает гарантированное соответствие блока требованиям по электрической развязке между коаксиальными и тороидальным каналом.
Использование предлагаемого изобретения расширяет функциональные возможности трехканального СВЧ вращающегося сочленения, так как все каналы являются широкополосными и перекрывают полосы частот от 730 до 1542 МГц, а использование литого корпуса обеспечивает стойкость, прочность и устойчивость к воздействию механических и климатических факторов по группе 1.3 ГОСТ РВ 20.39.304-98.
Предлагаемое изобретение внедрено в серийное производство.