Диссипатор

Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 1506.73 (21) 1931999/18-09с присоединением заявки Йо(23) Приоритет(51) М. (л.2 Н 01 Р 1/26 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК 621. 372. . 852.8 55 (088.8) Опубликовано 25,11,79, Бюллетень Йо 43 Дата опубликования описания 2711.79(54) ШИРОКОПОЛОСНАЯ НАГРУЗКА СВЧ Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в устройствах для поглощения высокочастотной мощности радиопередающих устройств и различных устройств измери 5 тельной техники СВЧ диапазона. Известны широкоплосные нагрузки СВЧ, .выполненные в виде сочетания реэис-, -10 тивных элементов и компенсирующего трансформатора.Наиболее близким к данному техническим решением является широкополос .ная нагрузка СВЧ, состоящая иэ тонко-.15 пленочного цилиндрического резистора и коаксиального с ним компенсирукяцего ступенчатого трансформатора, коротко- . эамкнутого с одной стороны и разомкнутого с другой. 20Диапазон согласования этой нагрузки ограничен. верхней частотой, при которой геометрическая длина т резистивной пленки резистора, равная длине компенсирующего трансформатора, не ,25 превышает 60,46 Л. В связи с этим предельная рабочая частота нагрузки при коэффциенте бегу щей волны КБВ 30,9 определяется соотношением Л ) 2,2. 30 Здесь Э минимальная длина волны.Следовательно, чем длиннее резистор, тем уже частотный диапазон, в котором обеспечивается требуемое согласование. Так, для нагрузок большой мощности (50 кВт и больше), имеющих большую длину резистивной пленки (около 50 см), предельная рабочая частота непревышает 300 МГц, а при КБВ Ъ 0,98-150 МГц.В результате реализация широкополосной нагрузки, например, мацностью 50 кВт для частот выше 300 МГц и получение прецизионного согласования на частотах выше 150,МГц оказывается невозможным. Это вынуждает на более высоких частотах снижать величину рассеиваемой высокочастотной мощности и применять нагрузки меньшей мощности. Так, например на частотах до 500 МГц предельная рассеиваемая нагрузкой мсщ" ность не превышает 20 кВт (при КБВ ) 0,9).Цель изобретения - увеличение рассеиваемой мощности.С этой целью компенсирующий трансформатор выполнен из трех ступеней, причем длина каждой ступени, считая от короткозамкнутой, составляет соответственно 0,27-0,288; 0,.36-0,44 и О, 29-0, 317 длины реэистивного слояРезистора, а волновые сопротинленияэтих ступеней выбраны из условия4 6,398-8,Ь 5Ха 1,936-2,055й1,09-93676гед В - сопротивление резистора.На фиг. 1 изображена предлагаемаяширокополосная нагрузка СВЧ; на фиг. 102 - сравнительные частотные характеристики предлагаемой и известной нагрузки.Предлагаемая нагрузка СВЧ, связанная с питающим фидером основной передающей линии 1, состоит из тонкопленочного цилиндрического резистора 2 икоаксиального с ним компенсирующеготрансформатора 3, имеющего короткоэамкнутую 4, среднюю 5 и разомкнутуюб ступени,Широкополосная нагрузка СВЧ действует следующим образом.Известно, что согласование тонкопленочного цилиндрического резистора2 с основной передающей линией 1 существенно определяется конструкциейокружающего его металлического экра"на - компенсирующего трансформатора3. Для мощных нагрузок применяют исключительно ступенчатый компенсирующийтрансформатор, позволяющий наиболееудачно сочетать систему согласованияс принудительным теплоотвОдом от поглощающего слоя путем водяного иливоздушного охлаждения.В качестве параметра характериэую)щего частотный диапазон СВЧ нагрузки,обычно берут отношение длины реэистинной пленки 1 резистора к длине волныЧем больше это отношение при минимально допустимом значении КБВ, тембольший частотный диапазон имеет СВЧнагрузка. Причем, чем длиннее резистор,тем большую мощность он мсжет рассеять.Диапазон СВЧ нагрузки сущестненно 45зависит от числа ступеней компенсирую-,.щего трансформатора.Трехступенчатый компенсирующийтрансфсрматор в отличие от двухступенчатого имеет пять независимых параМетров согласования.В качестве этих параметров принятыа: - а: - о = - Р"ффсь"Х 55ее, еЕ т е 6-Егде Х - волновое сопротивление питающего фидера;й - сопротивление резистора 2,равное Хо,Ы " волновое сопротивлениекороткозамкнутой ступени 4; .65 И - волновое сопротивление сред 1ней ступени 5;Х - волновое сопротивление раэом 3кнутой ступени б;1 - длина ступени 4;- длина реэистивной пленки резистора 2;1 - длина ступени 51- длина ступени б.3Ниже приводятся варианты значений параметров согласовани я, которые были получены в результате анализа и синтеза входного импеданса короткоэамкнутой коаксиальной линии с потерями.Для настройки и регулировки, например телевизионных радиопередатчиков, для обеспечения надлежащей работы уравнительных мостов и мостов сложения мощностей,фильтров гармоник, разделительных фильтров,.для балластирования входа модулируемых каскадов и т.д., а также для различных контрольно-измерительных целей применяют СВЧ нагрузки с двумя уровнями согласования, а именно КБВ Ъ 0,9 и КБВ ) Ор 98 Ор 99 Для предложенной конструкции найдены вари. анты решений, обеспечивающие указанные уровни.Если длина средней ступени 5 взята в пределах а = 0,366-0,392, а ступеней 4 и б аА = а 9 = 0,317-0,304 при уменьшении волновых сопротивлений ступеней 4,5 и б относительно волнового сопротивления питающего фидера и номинала сопротивления резистора 2 до ве-личи нХ 1 6,598 Ъ к -2 1)9622Х ФЭ,13676то КБВ будет выше 0,9 во всем диапазоне от нулевой частоты вплоть до максимальной частоты, при которой Р= в -=е=0,87 - 092. Один из вариантон этогослучая дан на фиг. 2, кривая 1 (а =,а = 0,317, ад = 0366, й = 6,398;11 2 = 1,9622, Ьэ = 1,13676),Таким образом, предложенная нагрузка СВЧ позволяет расширить верхнююграницу рабочего диапазона 20 кВт в2 раза по сравнению с прототипом, доведя ее до 1000 МГц, и увеличить предельную рассеиваемую мощность при частоте 500 МГц в 2,5 раза доведя ее до50 кВт (предельная частота 50 кВт СВЧнагрузки - 600 МГц),Для прецизионных широкополосныхнагрузок СВЧ, когда КБВ должен бытьвыше 0,98, длины ступеней 4, 5 и 6следует брать разными и в определенныхпределах: а 2 = 0,414 - 0,44, а = 0,27-0,288, а 3 =0,29-0,31, причем пА=7,945 - 8,85, Ь = 1,936 - 2,05 и1,09иа В этом случае предельная частотаопределяется р = 0,5 - 0,65 ( Л =1,5421). Один из вариантов этого случаяпредставлен на фиг. 2, кривая 1((а = 0,286, а 2 = 0,414, а з = 0 3,Ь 2 =. 198 йз = 1,107)Для сравнения на фиг. 2 показанысоответствующие кривые 5 и 1 У в качестве частотных характеристик устройства-прототипа,Таким образом, предложенная нагруз ока СВЧ повышает точность согласованияна всех частотах работы и, кроме того,расшйряет диапазон прецизионного согласования в 2,6 раза по сравнениюс прототипом.Для СВЧ нагрузок средней мощности(десятки, сотни ватт) вопрос о предельНой рабочей частоте по существу сниМается, так как предлагаемая нагруэКа обеспечивает требуемое согласованиена всех частотах применения коаксиаль ных линий.. Яапример,рабочий диапазон предлагаемой прецизионной широкополосной нагрузки СВЧ с резистором типа МОУВт,имеющего длину резистивной пленки 2550 мм, составляет более 3500 МГц(фиг. 2).Таким образом, расширен рабочий диапазон нагрузки по сравнению с прототипом в 2 раза при КБВ Ъ 0,9 и 2,6 ра.ЗОэа при КБВ )0,98 (рабочий диапазон,например, 20 кВт нагрузки для телевизионных радиостанций превышает 5октав); повышена точность согласования на всех частотах работы; увеличена величина рассеиваемой мощности в 2,5 раза по сравнению с прототипом(например, при частоте 500 МГц предлагаемый диссипатор позволяет рассеивать мощность в 50 кВт вместо 20 кВту прототипа),Кроме того, реализация предложенных многооктавных прецизионных устройств сведет к минимуму номенклатуры и откроет широкую дорогу к унификации,Формула изобретения широкополосная нагрузка СВЧ, состоящая из тонкопленочного цилиндрического резистора и коаксиального с ним компенсирующего ступенчатого трансформатора, короткозамкнутого с одной стороны и разомкнутого с другой, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения рассеиваемой мощности, компенсирующий трансформатор выполнен из трех ступеней, причем длина каждой ступени, считая от короткозамкнутой, составляет соответственно 0,27-0,288;0,36-0,44 и 0,29-0,317 длины резистивного слоя резистора, а волновые сопротивления этих ступеней выбраны исходя из условия где й - сопротивление резистора.ь 50457ОВО1 ООЭОРОООКО ОЮ Ог ОО ОО ОХ ОО О Ое оО4 Оие. йСоставитель И. ГореловаРедактор Е. Месропова Техред С. Мигай Корректор.Н, СтецЗаказ 7070/2 Тираж 923 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССР,по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филйал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4