Криогенная гиперзвуковая линия задержки импульсных свч сигналов

11945950 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистичеснизРеспублик(51)М, Кл,Н 03 Н 7/30 Н 03 Н 9/30 с присоединением заявкиГеоударствеииый комитет СССР(23)Приоритет Опубликовано 23. 07. 82. Бюллетень27Дата опубликования описания 23.07.82 ио делам изобретений и открытий(71) Заявитель Ордена Трудового Красного Знамени институт и электроники(54) КРИОГЕННАЯ ГИПЕРЗВУКОВАЯ ЛИНИЯ ЗАДЕРЖКИИМПУЛЬСНЫХ СВЧ СИГНАЛОВч 1Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоватьсяв устройствах временной обработкиимпульсных .СВЧ сигналов.Известна криогенная гиперзвуковая.5линия задержки (ЛЗ) импульсных СВЧсигналов, содержащая помещенные вкриостат с жидким азотом, водородомили гелием линию передачи СВЧ, связанный с ней коаксиальный резонатори кварцевый звукопровод в виде цилиндра с оптически плоскими и параллельными торцами, установленный с зазором по отношению к торцу внутреннегопроводника коаксиального резонатора 1,Задержка импульсного сигнала вэтой линии реализуется при многократных отражениях гиперзвукового импульса от плоско-параллельных торцов звукопровода. При этом каждому импульсуна входе линии соответствует последовательность задержанных импульсов,следующих с интервалом, равным времени задержки первого импульса последовательностиТрансФормация электромагнитного импульса в гиперзвуковой и обратно производится в поверхностном слое самого кварцевого звукопровода, ориентированного вдоль электрической оси кристалла.Недостатком этой ЛЗ является малая длительность задержки.Известна также криогенная гиперзвуковая ЛЗ импульсных СВЧ сигналов, содержащая помещенные в криостат с жидким гелием линию передачи, связан-, ный с ней коаксиальный резонатор, внутренний проводник которого соединен с пьезопреобразователем, и соединенный с ним цилиндрический звукопровод с плоским торцом. Второй конец звуко- провода в этой ЛЗ также выполнен плос ким 1 2.Недостатком ЛЗ является уменьшение Фазовой стабильности задержанных сиг" налов по отношению к Фазе СВЧ сигнала на входе ЛЗ при увеЬичении дли9 Й 9 Линия передачи с резонатором может быть .установлеяа с возможностью вращения в цилиндрическом стакане, жестко закрепленном на горловине криоста-. та, и снабжена полым цилиндрическим 0 хвостовиком, связанным ходовой резьбой с накидной гайкой, свободно входящей ножевым выступом в паз днацилиндрического стакана, а торцовая 1 тенка резонатора выполнена в виде упругой диафрагмы, центральная часть которой прилегает к штоку, проходящему через полость хвостовика и контак 3тельности задержки, например, приподаче более мощного задерживаемогосигнала. Выделяемая в пьезопреобразовэтеле за счет диэлектрических потерьэнергия приводит к появлению градиента температур на примыкающей к преобразователю плоской поверхности звукопровода, в результате чего эта поверхность деформируется, Поскольку устойчивое движение гиперзвукового луча в 10звукопроводе с плоскими отражающимиповерХностями имеет место лишь приих взаимной параллельности, деформацияодной из них сопровождается нарушением.Фазовой стабильности задержанных сигналов и ростом потерь на распростра-.нение гиперзвукового импульса в звукопроводе.Цель изобретения - увеличениедлительности задержки при сохранении 20фазовой стабильности задержанных сигналов, а также обеспечение перестройки частоты резонатора.Это достигается тем, что в криогенной гиперзвуковой ЛЗ импульсных СВЧ 25сигналов, содержащей помещенные в криостат с жидким гелием линию передачи,связанный с ней коаксиальный резонатор, внутренний проводник которогосоединен с пьезопреобразователем, исоединенный с ним цилиндрическийзвукопровод с плоским торцом, коаксиальный резонатор расположен аксиально с линией передачи, при этом в общей стенке между ними выполнено отверстие, во внутреннем проводникерезонатора выполнен аксиально-.симметричный канал, в котором установленсвоим плоским торцом звукопровод,противоположный торец которого имеет сферическую форму, а пьезопреобразователь соединен со сферическимторцом звукопровода и прилегает своейвнешней поверхностью к торцовой стенке резонатора,50 фтирующему с дном накидной гайки, приэтом звукопровод подпружинен со, сторо.ны плоского торца в осевом направлении,Кроме того, внутренний проводникрезонатора может быть выполнен в видепружинящей разрезной втулки, охватывающей звукопровод по его цилиндрической поверхности,На чертеже изображена конструкция предложенной ЛЗ.ЛЗ содержит транспортный гелиевый криостат 1, заполненный жидким гелием, в который помещена линия передачи 2 и расположенный аксиально сней коаксиальный резонатор 3, связанный с линией передачи 2 отверстием 4в общей стенке. Во внутреннем проводнике 5 коаксиального резонатора 3 выполнен аксиально-симметричный канал,в котором установлен своим плоскимторцом цилиндрический звукопровод 6. Противоположный торец звукопровода 6 имеет сферическую форму и соединен с пьезопреобразователем 7, например, в виде полуволновой пленки окиси цинка,напыленной в вакууме на сферическийторец звукопровода, Своей внешней поверхностью пьезопреобразователь 7 плотно (без зазора) прилегает к торцовой стенке 8 коаксиального резонатора 3. Линия передачи 2 срезонатором 3 установлена в цилиндрическом стакане 9, жестко закрепленном на горловине криостата, и снабжена полым цилиндрическим хвостовиком 10, связанным ходовой резьбой с накидной гайкой 11, свободно входящей ножевым выступом 12 в паз дна цилиндрического стакана 9, 16 рцовая стенка резонатора выполнена в виде упругой диафрагмы 8, центральная часть которой прилегает к штоку 13, проходящему через полость хвостсеика 10, Прилегающий к диафрагме 8 торец штока 13 выполнен в виде сферы, обращенной вогнутостью в сторону диафрагмы и име.ющеи тот же радиус кривизны, что иприлегающая к диафрагме с внутренней стороны резонатора 3 поверхность пьезопреобразователя 7. Другой торецштока 13 имеет выпуклую шаровую поверхность и находится в контакте сдном накидной гайки 11. Звукопровод6 подпружинен со стороны плоскоготорца пружиной 14 в осевом направленииДля исключения воздушного зазора между кромкой внутреннего проводника5950 6перестройки. После настройки на заданную частоту ножевой выступ 12 выводится иэ зацепления с пазом дна цилиндрическогостакана 9. и в этом положении линия передачи 2 фиксируется.Аксиальной симметрией всего устройства-резонатора и линии передачи и размещением звукопровода в аксиально-симметричном канале, выполненномво внутреннем проводнике коаксиального резонатора, обеспечивается созданиев.звукопроводе аксиально-симметричного температурного поля. При этом тер-, мическая деформация сферического торца звукопровода также имеет. аксиальную симметрию и не нарушает устойчивости движения гиперзвукового луча, Тем самым обеспечивается увеличение, по сравнению с известным устройством, длительности задержки при сохранении Фазовой стабильности задержанных сиг= налов.Звукопровод изготовляют иэ моно- кристалла ниобата лития в виде цилиндрического стержня диаметром 4 мм идлиной 44 мм. Поверхность одного торца плоская, другого - выпуклая сферическая с радиусом кривизны 45 мм, Ось цилиндра с точностью 0,5 ориентирована вдоль оптической оси кристалла. Роль пьеэопреобразователя выполняет тонкий поверхностный слой сферичес. кого торца звукопровода. Стабильность Фазы задержанных сигналов измеряется путем сравнения задержанного импульса с опорным СВЧ сигналом. В качестве опорного сигнала используется задержанный на то же время сигнал с выхода второй криогенной ЛЗ, причем звуко- провод второй ЛЗ отличается по длине (благодаря чему та же, что и в первой ЛЗ, задержка достигается при другом числе переотражений) и расположен в другом транспортном гелиевом криостате. Такая ЛЗ обеспечивает задержку СВЧ импульса на время до 2 мс по уровню 10 о Вт с стабильностью фазы задержанных сигналов порядка долей градуса. Диапазон перестройки составляет 10 от центральной частоты резонатора.По длительности задержки СВЧ сигнала и фазовой .стабильности предложенная ЛЗ в 5-10 раз превосходит дру" гие известные ЛЗ. 5 94и цилиндрической поверхностью звукопровода б на цилиндрической поверхности внутреннего проводника 5 выполнены продольные прорези, благодаря которым вдоль кромки реализуется пружинящий контакт между стенкой канадаи звукопроводом 6, а внутренний проводник 5 имеет вид разрезной пружинящеи втулки, охватывающей звукопроводб по его цилиндрической поверхности.Наружный и внутренний проводники коаксиальной линии передачи 2 и цилиндрическая поверхность стакана 9 изготовлены из тонкостенных нейзильберовыхтрубок. Линия передачи с резонатороми полость цилиндрического стаканагерметизированы от окружающей среды,а с гелиевым объемом криостата 1сообщается посредством отверстий,находящихся выше уровня жидкого гелия. Благодаря этому вся внутреняяполость резонатора и линии передачи.заполнена газообразным гелием,ЛЗ работает следующим .образом. дСВЧ импульс по линии передачи 2 поступает в резонатор 3 и трансформируется пьезопреобразователем 7 в ги- перзвуковой импульс той же частоты. Последний распространяется вдоль оси цилиндрического звукопровода 6, достигает. противоположного плоского) торца, отражается от .него и вновь возвращаегся к пьезопреобразователю, Здесь часть его мощности трансформи 35 руется в электромагнитный сигнал,. дру. - гая часть вновь .отражается, Таким образом, каждому импульсу на входе линии соответствует эквидистантная последовательность задержанных импульсов аф 40 длительйая задержка реализуется в результате многократных переотражений .гиперзвукового импульса от плоского и сферического торца звукопровода. Перестройка частоты обеспечивается вращением линии передачи 2 вокруг45 своей оси. При этом накидная гайка 11 преобразует вращательное движение линии. передачи 2 с резонатором 3 в поступательное перемещение штока 13, вызывающего прогиб диафрагмы 8 в осе 50 вом направлении, При этом шток 13, центральная часть диафрагмы 8. и звуко- провод 6 движутся как одно целое, что исключает возможность возникновения зазора между пьезопреобразоваТелем 7 и диафрагмой 8. В результате эффективность электроакустического преобразования не изменяется во всем диапазоне Формула изобретения 1. Криогенная гиперзвуковая линиязадержки импульсных СВЧ сигналов,"Патент", г. Ужго ул. Проектна или содержащая помещенные в криостат с жидким гелием линию передачи, связанный с ней коаксиальный резонатор, внутренний проводник которого соединен с пьезопреобразователем, и со- з единенный с ним цилиндрический звуко- провод с плоским торцом, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью увеличения длительности задержки при сохранении фазовой стабильности задер жанных сигналов, коаксиальный резонатор расположен аксиально с линией передачи, при этом в общей стенке между . ними выполнено отверстие, во внутреннем проводнике резонатора выполнен ак 45 сиально-симметричный канал, в котором установлен своим плоским торцом звуко провод, противоположный торец которо, го имеет сферическую форму, а пьезопреобразователь соединен со сферичес-го ким торцом звукопровода и прилегает своей внешней поверхностью к торцовой стенке резонатора.2, Линия задержки импульсных СВЧ сигналов по и, 1, о т л и ч а.ю щ ая с я тем, что с целью обеспечения перестройки частоты резонатора, линия передачи с резонатором установлена с возможностью вращения в цилиндрическом стакане, жестко закрепленном нагорловине криостата, и снабжена полымцилиндрическим хвостовиком,связаннымходовой резьбой с накидной гайкой,свободно входящей ножевым выступом впаз дна цилиндрического стакана, аторцовая стенка резонатора выполнена в виде упругой диафрагмы, центральная часть которой прилегает к штоку,проходящему через полость хвостовика и контактирующему с дном накидной гайки, при этом звукопровод подпружинен со стороны .плоского торца восевом направлении.3, Линия задержки импульсных СВЧсигналов по пп. 1 и 2, о т л и ч аю щ а я с я тем, что внутренний проводник коаксиального резонатора выполнен в. виде пружинящей разрезнойвтулки, охватывающей звукопровод поего цилиндрической поверхности,Источники информации,принятые во, внимание при экспертизе1. Патент Мф 3037174,,кл, 333-30, опублик, 1957.2, Авторское свидетельство СССРйф 684720, кл. Н 03 Н 9/30 1977