ВРАЩАЮЩЕЕСЯ КОАКСИАЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ

Полезная модель относится к СВЧ технике и может быть использована при передаче и приеме электромагнитной энергии от подвижной части к неподвижной части СВЧ тракта приемопередающих устройств радиосвязи и радиолокации.
Вращающееся коаксиальное соединение является одной из важнейших частей антенной системы, к которой предъявляются достаточно жесткие требования по широкополосности и величине вносимого затухания СВЧ сигнала.
Вращающиеся коаксиальные соединения делятся на контактные и бесконтактные (с дроссельной связью).
Контактные конструкции обеспечивают работу в широком диапазоне частот, однако имеют низкую износоустойчивость. Бесконтактные устройства более износоустойчивы, однако имеют более узкую рабочую полосу частот.
Наиболее близким к заявляемому вращающемуся коаксиальному соединению (ВКС) по большинству совпадающих признаков и достигаемому техническому результату является вращающееся коаксиальное соединение с дроссельной связью (см. Краткий справочник конструктора радиоэлектронной аппаратуры. Под ред. Р.Г.Варламова, М.: Сов. Радио, 1973 г., с.659-660).
Известное ВКС содержит корпус, неподвижную секцию, вращающуюся секцию, два разнесенных подшипника, коаксиальную линию с дросселями, установленными на центральном проводнике и внешнем экране и две розетки, подключенные к выводам коаксиальной линии. Подшипники установлены между корпусом СВЧ части и внешним корпусом ВКС, что приводит к увеличению габаритов ВКС. Кроме того, известное ВКС обладает недостаточно широким диапазоном рабочих частот порядка из-за частотной зависимости дроссельных связей.
Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в создании малогабаритного широкополосного ВКС для S- диапазона волн.
Технический результат, достигаемый при использовании данной полезной модели, заключается в увеличении рабочей полосы частот, уменьшении габаритов и повышении надежности работы устройства.
Задача с указанным техническим результатом решается тем, что в вращающемся коаксиальном соединении, содержащем корпус, неподвижную секцию, вращающуюся секцию, два разнесенных подшипника, коаксиальную линию с дросселями, установленными на центральном проводнике и внешнем экране и две розетки, подключенные к выводам коаксиальной линии, согласно полезной модели, внутреннее и внешнее кольца одного подшипника механически связаны соответственно с наружным и внутренним кольцами другого подшипника, дроссельное соединение центрального проводника выполнено в виде четвертьволновой коаксиальной линии с малым импедансом, а дроссельное соединение экрана коаксиальной линии выполнено в виде замкнутой свернутой коаксиальной линии длиной 3λ/4 с короткозамкнутым коаксиальным шлейфом, подключенном на расстоянии λ/4 от ее начала.
Технический результат достигается также тем, что:
что дроссельное соединение центрального проводника выполнено с зазором между неподвижной и вращающейся частью центрального проводника не более 0,5 мм;
корпус соединения составлен из наружной и внутренней частей корпуса, связанных резьбовым соединением;
один подшипник посажен на корпус вращающейся секции и закреплен гайкой фиксации подшипника, а другой подшипник посажен на корпус неподвижной секции и зафиксирован через шайбу наружной частью корпуса.
Повышение широкополосности соединителя обеспечивается выбором параметров дроссельного соединения центрального проводника.
Интегрирование подшипников в СВЧ корпус обеспечивает уменьшение габаритов, упрощение конструкции за счет уменьшения количества деталей и повышение надежности работы ВКС.
Изобретение иллюстрируется чертежами, на котором представлена конструкция заявляемого устройства.
Вращающееся коаксиальное соединение конструктивно выполнено в виде корпуса, составленного из наружной 1 и внутренней 2 частей корпуса, связанных резьбовым соединением. Гайка 3 предназначена для крепления наружной части 2 корпуса ВКС к неподвижной части антенны. Внутри корпуса находится неподвижная секция 4 и вращающаяся секция 5, установленная на двух подшипниках 6.
По оси вращения на изоляционных втулках 7 установлены неподвижная часть 8 и подвижная часть 9 центрального проводника. Втулки 7 обеспечивают центровку центрального проводника и фиксируются гайками 10.
Коаксиальное вращающееся соединение выполнено с волновым импедансом основной коаксиальной линии, равным 50 Ом, и заканчивается коаксиальными разъемами того же импеданса.
Дроссельное соединение центрального проводника выполнено в виде четвертьволновой коаксиальной линии 11 с малым импедансом не более 24 Ом, за счет чего обеспечивается на входе дросселя режим, близкий к короткому замыканию в более широкой полосе частот по сравнению с дроссельным соединением на основе коаксиальной линии с импедансом 50 Ом. Конструктивно малый импеданс четвертьволновой коаксиальной линии 11 обеспечивается за счет уменьшения зазора между неподвижной 8 и вращающейся 9 частью центрального проводника не более 0,5 мм.
Втулка 12 и выступающая часть неподвижной секции 4 формируют дроссель экрана коаксиальной линии. Дроссельное соединение экрана коаксиальной линии выполнено в виде свернутой коаксиальной линии 13 длиной 3λ/4, подходящей к подшипнику 6. Для уменьшения влияния подшипника 6 на электрические свойства дросселя, использован дополнительный короткозамкнутый отрезок 14 коаксиальной линии (шлейф), образованный воздушным зазором между вращающейся секцией 5 и втулкой 12 подвижной секции. Шлейф 14 подключается на расстоянии λ/4 от начала коаксиальной линии, которое регулируется расстоянием между неподвижной секцией 4 и вращающейся секцией 5.
Один подшипник 6 посажен на корпус вращающейся секции 1 и закреплен гайкой 15 фиксации подшипника. Другой подшипник 6 посажен на корпус неподвижной секции 4 и зафиксирован через шайбу 16 наружной частью 1 корпуса. Внутреннее и внешнее кольца одного подшипника механически связаны соответственно с наружным и внутренним кольцами другого подшипника. Такое интегрирование подшипников в корпус СВЧ части обеспечивает уменьшение диаметра сочленения. Подшипники 6 вращаются в противоположные стороны, что обеспечивает повышение надежности работы соединения за счет компенсации крутящего момента, воздействующего на соединение.
Выводы коаксиальной линии подключены к розеткам 17, к которым подключаются внешние коаксиальные линии.
Увеличение рабочей полосы частот вращающегося коаксиального соединения, выполненного согласно данной полезной модели, подтверждено измерениями на опытном образце ВКС с рабочей частотой 2,9 ГГц. Рабочая полоса частот соединения по уровню 3 дБ составила от 1 ГГц до 3,5 ГГц, потери на центральной частоте - не более 0,2 дБ, КСВН - не хуже 1,5 в рабочей полосе частот. Масса устройства не превышает 1 кг при диаметре не более 52 мм.