ВАЛ (РОТОР) ВОЛНОВОДНОГО СВЧ-ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ

Полезная модель относится к технике СВЧ, в частности к конструкции вала ротора электромеханических волноводных СВЧ-переключателей.
Известен волноводный переключатель, выполненный в виде статора с входными и выходными волноводными каналами и ротора, волноводный канал которого имеет изгиб. Угол изгиба обеспечивает подключение входного волноводного канала к одному из выходных волноводных каналов [Харвей А.Ф. Техника сверхвысоких частот: т. 1 / А.Ф. Харвей: пер. с англ. под ред. В.И. Сушкевича. - М.: Сов. радио, 1965. С. 187, рис. 3.30 б].
Недостатками такой конструкции являются достаточно узкая полоса частот согласования, снижение электропрочности и значительное увеличение диаметра ротора и переключателя в целом при необходимости введения в ротор второго волноводного канала.
Также известна конструкция переключателя, в роторе которого использованы два пересекающихся под углом 90° круглых волновода, в плоскости их пересечения размещена отражающая пластина. В месте стыка волноводов ротора и статора прорезаны дроссельные и цилиндрические канавки, что приводит к уменьшению рабочего затухания, увеличению развязки и уменьшению коэффициента стоячей волны по напряжению [Авторское свидетельство СССР №204398].
Недостатком такого исполнения является высокая сложность изготовления.
Известен волноводный переключатель, ротор которого 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 [Авторское свидетельство СССР №1282243].
Недостатками данного изобретения являются малое быстродействие, большие габариты и низкая надежность, обусловленная сложностью конструкции ротора переключателя.
Переключатель (патент РФ №2022416), содержащий концентрично расположенные статор и ротор, в которых выполнены волноводные каналы, узкие стенки которых лежат в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора. Волноводные каналы выполнены в виде гребневых волноводов, статор и ротор выполнены со ступенчатым изменением диаметра в плоскости, проходящей через середины широких стенок волноводов, причем длина ступени равна четверти длины волны на средней частоте рабочего диапазона, а зазор между цилиндрическими поверхностями статора и ротора постоянен. Достоинством такой конструкции является снижение потерь и коэффициента стоячей волны по напряжению переключателя, однако данное изобретение не решает задачу устранения резонансов в системе.
B
B
Также известна конструкция волноводного переключателя [патент РФ №2374723], который содержит статор с входными и выходными волноводными каналами. Продольные оси волноводных каналов повернуты друг относительно друга. Кроме того, переключатель содержит ротор с изогнутыми волноводными каналами, соединяющий входной волновод статора с одним из выходных волноводов статора. Причем волноводный канал ротора выполнен в виде «n» последовательно соединенных прямых отрезков волновода, продольные оси которых повернуты друг относительно друга на угол β=α/n+1, а длина средней линии каждого из прямых отрезков волноводов в роторе равна λ/4, где λ - длина волны в волноводе; α - угол между продольными осями входных и выходных волноводных каналов статора переключателя; n - число последовательно соединенных прямых отрезков волновода в роторе; β - угол между продольными осями прямых отрезков волноводов в роторе.
Достоинством такой конструкции является расширение полосы частот и минимизация габаритов переключателя при необходимости введения второго и большего числа каналов в роторе. Однако такая конструкция имеет низкую надежность.
Ближайшим аналогом предлагаемой полезной модели является роторная конструкция волноводного переключателя, включающая в себя квадратный статор с четырьмя портами и плотно входящий в него ротор, который может быть двух- или трехканальным. Количество роторных каналов определяет число возможных положений переключателя. При двухканальном роторе возможно лишь два положения, и ротор дискретно перемещается с шагом 90° [Кочемасов В. Электромеханические переключатели ВЧ/СВЧ-сигналов - основные типы и производители. Часть 3 // ЭЛЕКТРОНИКА. Наука/Технология/Бизнес.- 2016. - №9 (00159). - С. 128-134.].
Все описанные выше конструкции не учитывают возникновение резонансов в системе статор-ротор и согласование волновых сопротивлений, а также не позволяют повысить до необходимого уровня развязку между каналами и надежность работы СВЧ-переключателя.
Задачей предлагаемой полезной модели является увеличение уровня развязки между волноводными каналами, устранение объемных резонансов на гранях вала ротора, снижение уровня потерь энергии, а также согласование волновых сопротивлений волноводного тракта.
Техническим результатом предлагаемой конструкции является улучшение электрических параметров и эксплуатационных характеристик волноводного СВЧ-переключателя.
Технический результат достигается тем, что вал ротора, реализующий поворот на 90°, имеет форму цилиндра с двумя вырезами, образующими между стенками корпуса и вала ротора волноводные каналы. С каждой стороны волноводного канала вала ротора выполнены углубления, имеющие прямоугольную форму с радиусными скругленными углами, углубления волноводного канала служат для согласования волновых сопротивлений волноводного тракта. Между двумя волноводными каналами, вдоль боковой поверхности вала ротора параллельно его оси располагаются две симметричные проточки, имеющие наибольшую глубину относительно других вырезов. Проточки между волноводными каналами служат для предотвращения перетекания энергии по боковой поверхности вала ротора, что увеличивает уровень развязки между каналами. На боковой грани вала ротора перпендикулярно его оси располагаются три выреза, предназначенные для удаления объемных резонансов, а также снижающие уровень перетекания энергии из рабочего канала волновода в проточки между волноводными каналами. На верхней и нижней торцевых гранях вала ротора выполнено по шесть неглубоких вырезов, расположенных симметрично друг другу относительно оси проточки между волноводными каналами, и радиусные углубления. Вырезы на верхней и нижней торцевых гранях вала ротора служат для дестабилизации возможного объемного резонанса на радиусных углублениях.
Предлагаемая полезная модель поясняется с помощью чертежей. На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой конструкции вала ротора волноводного СВЧ-переключателя, на фиг. 2 - поперечное сечение вала ротора волноводного СВЧ-переключателя (разрез А-А на фиг. 1). Позициями на чертежах обозначены
1 - вырезы, образующие между стенками корпуса и вала ротора волноводные каналы;
2 - углубления волноводного канала вала ротора;
3 - проточки между волноводными каналами;
4 - вырезы на боковой грани вала ротора;
5 - вырезы на верхней и нижней торцевых гранях вала ротора;
6 - радиусное углубление.
Источники информации
1. Харвей А.Ф. Техника сверхвысоких частот: т.1 / А.Ф. Харвей: пер. с англ. под ред. В.И. Сушкевича. - М.: Сов. радио, 1965, 775 с.
2. Авторское свидетельство СССР №204398, МПК: Н01Р 1/12, опубл. 1967 г.
3. Авторское свидетельство СССР №1282243, МПК: Н01Р 1/12, опубл. 1987 г.
4. Патент РФ №2022416, МПК: Н01Р 1 /12, опубл. 30.10.1994.
5. Патент РФ №2374723, МПК: Н01Р 1/12, опубл. 27.11.2009.
6. Кочемасов В. Электромеханические переключатели ВЧ/СВЧ-сигналов - основные типы и производители. Часть 3 // ЭЛЕКТРОНИКА. Наука/Технология/Бизнес. - 2016. - №9 (00159). - С. 128-134.