Роз'єми та зчленування в трактах НВЧ


Скачати 79.75 Kb.
НазваРоз'єми та зчленування в трактах НВЧ
Дата22.12.2013
Розмір79.75 Kb.
ТипЛекція
bibl.com.ua > Фізика > Лекція

Лекція № 6: “Розніми, переходи та обертальні зчленування”





  1. Роз'єми та зчленування в трактах НВЧ


Для здійснення складання та розбирання трактів окремі вузли й обладнання надвисоких частот (НВЧ) устатковують спеціальними роз'ємами, які мають забезпечувати надійний електричний контакт у місцях з'єднання провідників між собою. Загальні вимоги до роз'ємів полягають у збереженні узгодження та електричної міцності трактів за мінімального послаблення потужності та за відсутності паразитного випромінювання.

У високочастотних з'єднувачах для гнучких коаксіальних кабелів контакти забезпечують за допомогою пружинних цанг (рис.1, а) та штекерів (рис.1, б), що утримуються у з'єднанні за допомогою зовнішніх гвинтових з'єднань або інших фіксуючих пристосувань. Відношення діаметрів провідників на будь-якій ділянці всередині коаксіальних високочастотних з'єднувачів добирають таким чином, щоб з урахуванням параметрів діелектрика забезпечувалась незмін­ність хвильового опору лінії. Узгодження у високочастотних коаксі­альних з'єднувачах значною мірою залежить від обробки кабелю та в разі охайного виконання контактів характеризується середньоква-дратичним значенням КСХ 1,05... 1,15.

Відрізки прямокутних хвилеводів з'єднуються за допомогою фланців двох типів: контактних (рис.2) та дросельних (рис.3).

Контактні притерті фланці потребують старанної обробки та якомо­га точнішої паралельності з'єднуваних поверхонь і можуть забезпечу­вати високоякісне зчленування, яке, однак, швидко погіршується при багаторазовому перескладанні тракту. Для поліпшення якості контакту між фланцями на штифтах розташовують бронзову прокладку, яка має ряд пелюсток, які прилягають до внутрішнього периметра поздовжньо­го перерізу з'єднувальних хвилеводів (див. рис.2).




Захист зчленування від пилу та вологи здійснюється гумовими ущільнювальними кільцями, які викладено в канавках на фланцях по обидві боки від контактної прокладки.

У дросельному фланці контакт між хвилеводами здійснюється через послідовний короткозамкнений шлейф довжиною λХВ/2 який виконано у формі канавок та заглиблень усередині фланця, чверть-хвильова ділянка між точкою короткого замикання А та точкою ме­ханічного контакту В є коаксіальним хвилеводом із хвилею типу , а друга чвертьхвильова ділянка між точкою механічного кон­такту В та точкою ввімкнення шлейфа у хвилевід С є відрізком ра­діальної лінії передавання. Точка механічного контакту потрапляє у вузол розподілення поверхневого струму J, і тому на опорі контакту не відбувається помітного виділення потужності. Віртуальне корот­ке замикання між зчленованими хвилеводами в точці С забезпечу­ється тим, що сумарна довжина становить λХВ/2. Для захисту порож­нини тракту від зовнішнього впливу використовують ущільнюваль­ну прокладку, яку вміщують у додаткову концентричну канавку. Дросельні фланці не критичні щодо якості механічного контакту з невеликими перекосами в зчленуванні, не знижують електричної міцності тракту. їх недоліками є залежність якості узгодження від частоти (довжини хвилі) та складність конструкції.
2. Хвилеводні переходи

З'єднання радіохвилеводів різних типів виконується у вигляді плавних або ступінчастих переходів. Конструкцію плавних перехо­дів для хвилеводів прямокутного перерізу ілюструє рис.4, а, а переходів із хвилеводу прямокутного перерізу до хвилеводу колово­го перерізу — рис.4, б.



Для забезпечення високоякісного узгодження хвилеводів, що з'єднуються такими переходами, довжина переходу ℓ має становити не менш як 3-4 довжин хвиль.

При з'єднанні прямокутних хвилеводів різних поперечних розмі­рів при хвилі типу  у вузькому діапазоні частот доцільно використовувати чвертьхвильові трансформатори (рис.5). Такий трансфор­матор являє собою відрізок хвилеводу довжиною у чверть довжини хвилі λ/4, поперечні розміри якого задовольняють таку умову :



де a r, b r — поперечні розміри хвилеводу;

 — його характеристичний опір.
У цьому співвідношенні індекси 1 та 2 відповідають позначенню хвилеводів на рис. 5. Величина

 у теорії радіохвилеводів відіграє таку саму роль, як і характеристичний опір у теорії довгих ліній, і називається еквівалентним опо­ром. Вочевидь, еквівалентний опір транс­форматора  є середнім геометричним еквівалентних опорів хвилеводів, що уз­ годжуються:  .

Без чвертьхвильового трансформатора з'єднання хвилеводів різ­них поперечних розмірів надає тракту неоднорідних властивостей та викликає великі втрати при відбиванні хвилі від цієї неоднорідності. Проте використання чвертьхвильового трансформатора дає змогу компенсувати відбиту хвилю. Це забезпечується тим, що відбита хвиля проходить трансформатором двічі (у прямому та у зворотно­му напрямах), завдяки чому в точці підімкнення 1 вона перебуває із зсувом за фазою в половину довжини хвилі, тобто стає протифазною щодо свого стану на вході трансформатора.

Основним недоліком чвертьхвильового трансформатора є залеж­ність якості узгодження від частоти (довжини хвилі), оскільки при змінах частоти генератора відносно довжини трансформатора по­рушується умова компенсації відбитої хвилі.




3. Повороти та згини ліній передавання
Повороти та згини лінії передавання належать до тих нерегуляр­ностей, які знижують якість узгодження та електричну міцність трак­тів НВЧ. У кутових згинах будь-яких ліній передавання тією чи ін­шою мірою збуджуються хвилі вищих типів, яким відповідає певний запас електромагнітної енергії. Для мінімізації відбивань, що вини­кають при цьому, конструкції згинів доповнюють різними узгоджувальними елементами. Наприклад, згин на 90° коаксіального тракту сполучають із чвертьхвильовим ізолятором та додають невеликі ка­навки на внутрішньому провіднику лінії (рис. 6, а). Добір розта­шування та розмірів канавки, а також правильний вибір довжини чвертьхвильового ізолятора дозволяють зберегти добре узгодження тракту в широкій смузі частот.


В області різких згинів хвилеводів також виникають відбиті хви­лі, що знижує коефіцієнт корисної дії. Крім того, збільшення кон­центрації силових ліній поля знижує електричну міцність тракту. Перелічені недоліки значною мірою усуваються в подвійних пово­ротах (рис. 5.6, б, в) та у плавних згинах (рис. 5.6, г). У подвійних поворотах дві нерегулярності розносять на відстань ℓ, яка за поздов­жньою середньою лінією дорівнює λв/4. Поліпшення узгодження при цьому відбувається за двох обставин. По-перше, через змен­шення коефіцієнта відбиття від кожної нерегулярності, оскільки ко­жний із двох поворотів відбувається на кут, що дорівнює близько 135° замість 90°. По-друге, через компенсацію відбитої хвилі за ра­хунок того, що вона проходить прямий шлях довжиною λв/4, а потім такий самий — зворотний, чим забезпечується умова протифазності відритих хвиль у точці повороту. Крім того, як випливає з рис. 5.6, б, в, подвійні повороти доцільніше виконувати обома бічними стінками (рис. 5.6, в), ніж однією (рис. 5.6, б), оскільки таким чином прямий кут повністю замінюється двома тупими.

Для більш високоякісного узгодження можуть застосовуватись плавні згини тракту у площині вектора (рис. 5.6, г) або в площи­нах обох векторів та (рис. 5.6, д). Останній використовується для зміни площини поляризації хвилі (типу хвилі). Високоякісне узгодження потребує того, щоб довжина такого повороту становили не менш як дві довжини хвиль, тому такі конструкції характе­ризується порівняно більшими габаритними розмірами та масою.
4. Обертальне зчленування
Деякі радіоелектронні пристрої, наприклад" радіолокатори, мають рухомі антенні системи. Тому виникає необхідність у таких вузлах радіохвилевідних трактів, які забезпечують узгодження рухомих частин із нерухомими. Такі вузли дістали назву обертальних зчлену­вань. У них мають використовуватись електромагнітні поля із коло­вою симетрією структури, тому їх виконують на основі хвилеводів колового перерізу. При цьому слід врахувати, що абсолютна біль­шість радіоелектронних систем працюють із хвилею типу у хви­леводі прямокутного перерізу, тому конструкція обертального зчле­нування має забезпечувати узгоджені переходи між хвилеводами різних форм перерізу.

Обертальне зчленування для хвилевідного тракту прямокутного перерізу зображено на рис.7 На рис.7 позначено через 1 — хвилеводи прямокутного пе­рерізу; 2 — відрізки хвилеводу колового перерізу;

3 — колові фланці, що забезпечують узго­дження рухомої та нерухомої частин при обертанні.

Для забезпечення колової симетрії структури поля в тако­му зчленуванні необхідно використовувати хвилю типу, оскіль­ки вона характеризується найбільшим значенням критичної довжи­ни хвилі серед інших хвиль із коловою симетрією. Це, у свою чергу, дає змогу обрати розміри колового відрізка 2 таким чином, щоб за­безпечити найбільш ефективне загасання небажаних хвиль вищих порядків. Друга перевага зчленування такої конструкції полягає у простоті пристроїв живлення та відбору енергії, оскільки вони мо­жуть бути реалізовані звичайними щілинами.

Недоліком застосування хвилі типу є наявність поздовжніх струмів у стінках колового відрізка, оскільки це викликає необхід­ність у забезпеченні електричної неперервності всього зчленування. Для цього колові фланці З виконуються за дросельною конструкці­єю.

Схожі:

1. Типи роз'ємів та зчленування в трактах НВЧ. Їх характеристики...
Розрахувати необхідну довжину щілини в хвилеводно-щілинному мості із заданими геометричними розмірами хвильоводу (292×146). Основний...
1. Типи роз'ємів та зчленування в трактах НВЧ. Їх характеристики...
Типи хвилеводних переходів. Конструкція переходів, переваги та недоліки їх використання
Об’єми тіл обертання. Практична робота з інформатики «Створення презентації...
ТЕМА: Об’єми тіл обертання. Практична робота з інформатики Створення презентації в програмі Power Point
ЛЗ №2 : “Дослідження впливу геометричних характеристик фазообертачів...
Провести дослідження щодо оцінки впливу фазуючих пристроїв НВЧ з визначеними параметрами на електричну довжину ліній передач
В. О. Піщейко Роз'яснення щодо заповнення
...
ТЕМА ЗАНЯТТЯ: КІЛЬКІСНІ РОЗРАХУНКИ ПРОЦЕСІВ ЕЛЕКТРОЛІЗУ
Маси або об’єми речовин, що виділилися на електродах, прямо пропорційні кількості електрики, що пройшла через електроліт, і хімічному...
Характеристика складових природно-ресурсного потенціалу: земельні,...
Сили природи, які за певного рівня роз­витку продуктивних сил можуть бути використані для задоволення потреб людського суспільства....
Лекція №1
Тов студенти, сьогодні Ви розпочинаєте вивчення нової дисципліни: “Пристрої НВЧ та антени”. В межах цієї дисципліни буде розглянуте...
Тема уроку. Об'єм циліндра. Мета уроку
Мета уроку: формування знань учнів про об'єм циліндра, а також умінь знаходити об'єми циліндрів
РОЗКЛАД ЗАНЯТЬ
Заняття Швидкість руху, дистанція та інтервал, зустрічній роз'їзд та обгін. Швидкість руху. Дистанція. інтервал. Зустрічній роз'їзд,...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
Головна сторінка