Делитель мощности и способ изготовления преобразователя типов волн

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 808151 9) Р 1 51)5 Н НТУ К ради- в вол- ности ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССР %470881, кл. Н 01 Р 5/12, 1975.Авторское свидетельство СССР %,421079, кл, Н 01 Р 11/00, 1974.(54) ДЕЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ТИПОВ ВОЛН(57) Использование: деление мощности в трактах СВЧ и технология изготовления преобразователя типов волн, входящего в Изобретение относится к облас отехники и может быть использова новодных трактах для деления м СВЧ,Целью изобретения является упрощение конструкции, увеличение числа каналов деления, упрощение технологии изготовления. Цел ь достигается тем, что в конструкции делителя мощности, содержащем последовательно расположенные входной круглый волноводс волной Но 1, преобразователь типов волн и вь 1 ходные прямоугольные волноводы и волной Н 1 о. равномерно расположенные по окружности, при этом делитель мощности, Сущность изобретения: делитель содержит входной круглый волновод с волной Н 1 о, преобразователь типов волн и выходные прямоугольные волноводы с волной Н 1 о. Преобразователь содержит внешний проводник и внутренний проводник в виде конуса, соединенного с цилиндром, На цилиндре выполнены канавки переменного сечения от прямоугольного до трапецеидального сечений. Внешний проводник изготавливают посредством механической обработки. Канавки выполняют на цилиндре последовательно, используя дисковую и трепецеидальную фрезы, При перемещении трапецеидальной фрезы осуществляют наклон цилиндра относительно направления перемещения трапецеидальной фрезы, 2 с. и 1 з.п, ф-лы, 12 ил,преобразователь типов волн содержит внешний проводник и внутренний проводник, выполненный в виде конуса, часть внутреннего проводника преобразователя типов волн выполнена в виде цилиндра и в нем равномерно, по его окружности выполнены канавки переменного сечения от прямоугольного до трапецеидального, при этом профиль канавок переменного сечения имеет вид сочетания прямоугольного и трапецеидального сечений, Увеличение числа каналов деления, при пост 6 янных размерах круглого и прямоугольного волноводов достигается тем, что внешний проводник преобразователя типов волн выполнен в виде усеченного прямого конуса.1808151 Составитель Г.ЩербаковаТехред М.Моргентал Корректор М.Андрушенко Редактор Л,Волкова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 Заказ 1401 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5При осуществлении способа. изготовления типов волн, для обеих случаев, включающего изготовление внешнего ивнутреннего проводников, цель достигаетсятем, что внешний и внутренний проводникиизготавливают посредством механическойобработки и на внутреннем проводнике канавки переменного сечения выполняют нацилиндре или конусе последовательно посредством дисковой и трапецеидальнойфрез, при этом, при перемещении трапецеидальной фрезы осуществляют наклон осицилиндра или конуса относительно направ. ления перемещения трапецеидальной фрезы.Признаки отличающие устройство позволяют выполнить конструкцию делителямощности с каналами деления и преобразования, имеющими прямолинейные формыповерхностей и высокую степень повторяемости конфигурации каналов и при постоянных размерах круглого и прямоугольныхволноводов получить практически неограниченное число каналов деления, что явля ется новым свойством для такого родаустройств.Указанное выше позволяет значительноупростить конструкцию, создать делит"льмощности с малыми потерями на преобразование волны в электрическом поле волноводов и высокой точностью распределенияСВЧ-энергии по каналам деления, не зависимо от их количества, что является новымположительным эффектом,Признаки способа изготовления преобразователя типа волн включают в себя известные технологические приемымеханической обработки материалов: токарная обработка и фрезерование, однакотакие существенные признаки, как изготовлениемеханической обработкой непосредственно электропроводных поверхностей ипри этом получение канавок переменногопрофиля фрезами постоянного профиля,придают новое свойство известной технологии.Указанное выше существенно упрощаеттехнологию изготовления преобразователятипов волн, позволяет получить электропроводные поверхности с лучшей шероховатостью и более точными размерами, а каналыделения с более высокой степенью повторяемости, что является новым положительнымэффектом,Предлагаемые конструкции и способизготовления иллюстрируются чертежами:на фиг,1 изображен общий вид делителямощности с цилиндрической поверхностьюна внутреннем проводнике преобразователя типов волн; на фиг.2 показан общий вид5 10 делителя мощности с конической поверхностью на внутреннем проводнике преобразователя типов волн; на фиг,З изображен вид с торца делителя мощности, показанного на фиг,2; на фиг,4 показан вид с торца делителя мощности, показанного на фиг,1; на фиг.5 - изображено сечение по прямоугольным волноводным каналам в цилиндрической части внутреннего проводника преобразователя; на фиг,б - показан вид с торца на выходные прямоугольные волноводы на фиг.1; на фиг,7 - изображено сечение по трапецеидальным волноводным каналам в цилиндрической части внутреннего проводника преобразователя; на фиг.8 - показаносечение по круглому волноводу и конусу; нафиг.9 - изображена стыковка выходногопрямоугольного волновода с преобразователем типов волн; на фиг,10 - показано се 20 чение по месту стыковки, изображенному нафиг,1 и 9; на фиг.11 - изображен внутреннийпроводник преобразователя типов волн; нафиг,12 - показано сечение делителя мощности по оси одного из каналов делителя; на25 фиг.13 - 18 - изображено в различных сечениях делителя мощности преобразованиеволны Но 1 от круглого волновода в волну Н 1 о,с прямоугольных волноводах; на фиг.19 показаны в сечении элементы канала деления30 СВЧ-мощности и их буквенные обозначения; на фиг,20 изображены на виде с торцафиг,19 элементы канала деления СВЧ-мощности и их буквенные обозначения; нафиг.21 показано взаиМное расположение35 элементов технологического процесса в начале и конце фрезерования прямоугольногопрофиля канавки; на фиг,22 изобракенорасположение по фиг.21 при вида с торца;на фиг.23 показаны в сечении геометриче 40 ские размеры трапецеидального и прямоугольного волноводов, буквенныеобозначения ширины, высоты и угла; на. фиг,24 изображено взаимное расположениеэлементов технологического процесса в на 45 чале и конце фрезерования трапецеидального и смешанного профиля канавки; нафиг.25 - показано взаимное располокениепо фиг.24 при виде с торца,Делитель мощности содержит входной50 круглый волновод 1, преобразовательтиповволн 2 и выходные прямоугольные волноводы 3, равномерно расположенные по окружности см, фиг.1 и 2),Для обеспечения удобства функциони 55 рования, круглый волновод 1 имеет стыковочный фланец 4, а прямоугольныеволноводы 3 изогнуты, разведены и заканчиваются стыковочными фланцами 5,Размеры профиля а и Ь прямоугольноговолновода 3 и длина каналов переменного5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сечения (не менее 30 длин волн в вол новоде) в преобразователе типов волн 2 задаются из условия получения заданных радиотехнических параметров,Преобразователь типов волн 2 в варианте выполнения на фиг,1 содержит: внешний проводник 6, внутренний проводник 7, выполненный в виде конуса, Часть проводника 7 выполнена в виде цилиндра 8, имеющего диаметр б. Диаметр б цилиндра 8 имеет тот же размер, что и внутренний диаметр волновода 1.. На цилиндре 8 равномерно по окружности выполнены канавки переменного сечения, причем трапецеидальные канавки 9 плавно переходят в прямоугольные канавки 10, при этом профиль канавок на участке 11 имеет вид сочетания трапецеидального и прямоугольного сечений,Сечение внутреннего проводника 7 на стыке с его цилиндрической частью 8 имеет форму многогранника; состоящего из граней, равных размеру а в прямоугольных сечениях канавок и размеру а в трапецеидальных сечениях канавок, при этом размер а равен по величине размеру а,Размеры сечения прямоугольных канавок 10 и а и Ь определяются размерами прямоугольного волновода 3.Входные геометрические размеры трапецеидальных канавок 9 преобразователя 2 определяются диаметром д цилиндра 8, равного внутреннему диаметру круглого волновода 1, числом каналов деления и и высотой а прямоугольного волновода 3.Переменными величинами канавок 9 и 11 являются размеры а 2 и Ь 1,После соединения, например, пайкой, внешнего проводника 6 и внутреннего проводника 7, в преобразователе образуются волноводные каналы переменного сечения,Преобразователь типов волн 2 в варианте выполнения на фиг,2 содержит: внешний проводник 12 и внутренний проводник 13, выполненные в виде конуса. Внешний проводник 12 выполнен в виде усеченного конуса, Часть внутреннего проводника 13 также выполнена в виде усеченного конуса 14,На усеченном конусе 14 внутреннего проводника 13 равномерно по окружности выполнены канавки переменного сечения, причем трапецеидальные канавки 15 плавно переходят в прямоугольные канавки 16, при этом профиль канавок на участке 17 имеет вид сочетания трапецеидального и прямоугольного сечений.Сечение внутреннего проводника 13 на стыке его с усеченным конусом 14 имеет форму многогранника, состоящего из граней равных размеру а в прямоугольных сечениях канавок и размеру а 1 в трапецеидальных сечениях канавок, при этом размер а равен по величине размеру а. Размеры сечения прямоугольных канавок 16 а и Ь определяются размерами прямоугольного волновода 3.Входные геометрические размеры трапецеидальных канавок 15 преобразователя2, в этом случае, определяются только числом каналов деления п и. высотой а прямоугольного волновода 3.Переменными величинами канавок 15 и17 являются размеры аг и Ь 1,Входной волновод 1 на участке 18 плавно переходит в конический коаксиальныйвол новод, а затем во внешний проводник 12преобразователя типов волн 2,Размеры профиля прямоугольного волновода 3 и длина каналов переменного сечения задаются из тех же условий, что и дляварианта делителя мощности, показанногона фиг,1,После соединения, например, пайкой,внешнего проводника 12 и внутреннего проводника 13, в преобразователе 2 образуются волноводные каналыделенияпеременного сечения,Наличие внешнего проводника 12 преобразователя типов волн, в сочетании с коническим коаксиальным волноводомнебольшой длины на участке 18, обеспечивает создание малогабаритных, многоканальных (свыше 10 каналов) делителей исумматоров СВЧ-мощности.Для обеспечения качества крепленияволноводов 3 в гнездах деталей 6,7 и 12,13введены конструктивно-технологическиекольца 19 и 20,Изобретение .позволяет все электропроводные поверхности деталей делителямощности изготавливать механической обработкой, с высокой точностью (Н 8, Ь 8) ичистотой (0,8, 1,6) обработки, из медных илиалюминиевых сплавов, соединить между собой пайкой серебряными, медными, оловянными или алюминиевыми пропоями,например, ПСр, ПСр, ПОСи т,д.Делители 3 могут быть выполнены изстандартных волноводов, например, поГОСТ 20900-75, При необходимости, на рабочие и другие поверхности наносятся электропроводные и антикоррозийныепокрытия.Устройство работает следующим образом.СВЧ-энергия поступает в круглый волновод 1 от электромагнитного источника+ 0,018 0,002 мм 35 40 45 50 55 энергии, при этом электрическое поле имеет кольцевую волну типа Но 1(сечение И - И). Далее кольцевая волна, пройдя коаксиальный участок волновода (сеч, К - К), синфазно возбуждается в трапецеидальных волноводах сеч, Л-Л) и ри обходе их по окружности. В сечениях М-М, Н-Н и 0-0 электрическое поле в волноводах преобразуется в волну Н 1 о, Подавление парэзитных волн осуществляется за счет выбора длины участка преобразования, При длине этого участка порядка ЗОЛ ь уровень паразитных волн весьма мал,Мощность суммы волн Н 1 о на выходах из прямоугольных волноводов 3 практически равна мощности волны Но 1, подводимой к круглому волноводу 1,Потери преобразования не более 0,2 дб, Разноканальность не более 0,2 дб., Способ изготовления преобразователя типов волн (в варианте показанном на фиг,1) осуществляется следующим образом (см. фиг,19,21,22,23,24,25),Производятся технологические операции:1, Токарная обработка внешнего проводника 6 совместно с круглым волноводам 1Длина 1+ 2 =.50 + 155 = 205 - 0,2 мм; внутренний диаметр б = 40+ 0,025 мм,2. Токарная обработка цилиндрической части 8 внутреннего проводника 7,Длина з = 160 - 0,2 мм; наружный диа.метр б = 40 + 0,018; +0,002 мм,Для упрощения технологии одновременно производится операция токарной обработки конического участка 4 внутреннего проводника 7,Длина 4 = 41 +0,.1 мм; диаметр основания участка бо.у. = 8.8-0,036 мм; радиус скругления острия г = 0,15 мм.Чистота механической обработки поверхностей по пп, 1 и 2 О 8,3. Фрезерование восьми канавок на цилиндре 8 равномерно по всей окружности:- Параллельно оси цилиндра 8 дисковой фрезой 21, с профилем прямоугольного волновода.Размеры профиля а = 3.4+ 0,018 мм; Ю = 7,2+ 0,018 мм;Длина 5+ 6 = 10 + 67 = 77 - 0,2 мм, - С наклоном оси цилиндра 8, дисковой фрезой 22, с профилем трапецеидального волновода,Размеры профиля а 1 = 3,4+ 0,018 мм; Ь = 15,9+ 0,018 мм; б = 45 + 5; длина 6+ 7 = 67+ 78= 145 4 0,2 мм,до выхода фрезы 22 из диаметра б = 40 мм,Проходом фрезы 22 по канавке фрезы 21 на длине 6 = 67 мм обеспечивается получение канавок переменного сечения. Совмещение в одной плоскости осей прямоугольных и трапецеидальных канавок обеспечено применением одной делительной головки на фрезерном станке для фрезерования восьми канавок обоего профиля.Чистота механической обработки поверхностей по п,З 0,8,В качестве материала - заготовки для деталей обрабатываемых по пп, 1,2 и 3, выбран Пруток ГКР 100 НД МОб ГОСТ 10988- 75. Покрытие электропроводных 4, Соединение деталей 1 и 6 с цилиндром 8 контактно-реактивной пайкой в среде водорода, для чего допускаемые отклонения выбраны: у круглого волновода 1 и внешнего20 .проводника 6 б = 40+ 0,025 мм, у цилиндров 8 б = 40 Качество паяных швов соответствовалоОСТ 4 Г 0,054,035. 5. Изготовление волновода прямоугольного 3 из трубы ДПРНТ 7,2 х 3,4 х 0,5 НД Л 96 ГОСТ 20900,Чистота внутренних электропроводных поверхностей 0,8.30 6. Соединение деталей 3 с преобразователем 2 припоем ПСр 72 в среде водорода Качество паяных швов соответствовало ОСТ 4 Г 0,054.035.7. Проверка изделия на механическую прочность избыточным давлением воздуха или газа 1+0,2 эти. в течение 10 мин, Утечек газа и разрушений не наблюдалось,8. Проверка изделия на герметичность избыточным давлением воздуха или газа 0,5+0,2 ати в течение 10 мин, Утечки газа не наблюдались..9, Проверка изделия по радиотехническим параметрам на соответствие Т.У, Результаты изменений со стороны прямоугольных волноводов: КСВН = 1,0 в диапазоне 3%; КСВ Н = 1,15 в диапазоне 5%:потери преобразования не более 0,2 дб;разноканальность не более 0,2 дб. формула изобретения. 1. Делитель мощности, содержащий последовательно расположенные входной круглый волновод с волной Н оь преобразователь типов волн и выходные прямоугольные волноводы с волной Н 1 о, равномерно расположенные по окружности, при этом преобразователь типов волн содержит внешний проводник и внутренний проводник, выполненный в виде конуса, о т л и ч аю щ и й с я тем, что. с целью упрощенияконструкции, часть внутреннего проводника преобразователя типов волн выполнена в виде цилиндра и в нем равномерно по его окружности выполнены канавки переменного сечения от прямоугольного до трапецеидального, при этом профиль канавок переменного сечения имеет вид сочетания прямоугольного и трапецеидального сечений,2, Делитель по п,1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения числа каналов деления, внешний проводник преобразователя типов волн выполнен в виде усеченного прямого конуса,3, Способ изготовления преобразователя типов волн, включающий изготовление внешнего и внутреннего проводников, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упроще ния технологии изготовления, внешний ивнутренний проводники изготавливают посредством механической обработки, а нэ внутреннем проводнике канавки перемен ного сечения выполняют на цилиндре или 10 конусе последовательно посредством дисковой и трапецеидальной фрез, при этом при перемещении трапецеидальной фрезы осуществляют наклон осИ цилиндра или конуса относительно направления перемеще ния трапецеидальной фрезы,