Устройство для соединения волноводов (его варианты)

.(9) (1) СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 03 А 4(51) Н 01 ГОСУД АРСТ 8 ЕННЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ МИТЕТ СССРИЙ И ОТНРЫТИЙ ОБРЕТЕНИ ТЕЛ ЬСТВ личающеесяцелью увеличения тепмежду волноводами ипотерь СВЧ мощности,снабжен соответствуюпоперечному сечениюпом, торец которогоплоскости торца волндве шайбы и кольцо,между ними, которыеосевым зазором относцев и радиальным зазно выступов, каждаякреплена на торце выствующего фланца и зторцовыми поверхностответствующей шайбы,шайба жестко связанащим фланцем соединитми, выполненными изнизкой теплопроводноная канавка образоваповерхностью кольцаи 4ггт го г О/24-098385, Бюл. Мйток, К.Ги А,И,Чикивский орд(21) 36638 (22) 11, 11 (46) 15,06 (72) В.Е.В В.В.Хрулев (71) Горьк Красного вательский тем, что, с овой развяз уменьшения ыи икитин Ц щим по формеволновода выстурасположен вовода, введенырасположенноеустановлены сительно фланена Трудового учно-исследо- ческий инстинаменирадиофи 8,8)етельство СС(прототип). ором соотноси диафрагма з ступа соотв ажата между(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ВНОВОДОВ (ЕГО ВАРИАНТЫ).(57) 1. Устройство для соединенияволноводов, содержащее два волновода, на каждом из которых установлефланец, две диафрагмы, выполненныеиз материала с низкой теплопроводностью, и дроссельную канавку, о т ОЛями кольца и сопричем каждаяс соответствуюельными стержнматериала с 3 ь ОПИСАНИЕ Н АВТОРСКОМУ/ СВ(56) 1, Авторское свидР 559317, кл, Н 01 Р2. Патент США У 42кл. Н 01 Р 1/08, 1980 стью, а дроссельна внутреннейи диафрагмами, 12, Устройство для соединения волноводов, содержащее два волновода, на каждом из которых установлен фланец, две диафрагмы, выполненные из материала с низкрй теплопроводностью, и дроссельную канавку, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения тепловой развязки между волноводами и уменьшения потерь СВЧ мощности, фланцы снабжены выступами, при этом выступ первого фланца соответствует по форме поперечному сечению волновода и его торец расположен в плоскости торца первого волновода, выступ второ-.го фланца имеетвнешнюю поверхность цилиндрической формы с диаметром, меньшим внешнего. диаметра фланца, и расположен со стороны торца второго волновода, введены две шайбы и кольцо, расположенное между ними, которые установлены с осевым зазо 162003ром относительно фланцев и радиальнь 1 м зазором относительно выступов, и втулка, при этом одна из диафрагм закреплена на торце выступа первого фланца и зажата между торцовыми поверхностями кольца и первой шайбы, другая диафрагма зажата между торцовыми поверхностями кольца и второй шайбы, а также между торцовой поверхностью выступа второго фланца и одной торцовой поверхностью втулки, закрепленной на втором волноводе, торец которого расположен в плоскости другой торцовой поверхности втулки, причем каждая шайба жестко связана с соответствующим фланцем соединительными стержнями, выполненными из материала с низкой теплопроводностью, а дроссельная канавка образована внутренней поверхностью кольца, веншними поверхностями втулки и диафрагмами.Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использованов узкополосных системах при охлаждении аппаратуры до криогенных температур,Известно устройство соединениядля охлаждаемой аппаратуры, содержащее диэлектрический вкладыш, расположенный внутри отрезка волновода, стенки которого выполнены изметаллизированной ткани Я .Недостатком известного устройстваявляется то, что оно имеет значительные потери СВЧ мощности, вызванные неоднородностью диэлектрического вкладыша.15Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяустройство для соединения волноводов, содержащее два волновода, накаждом из которых установлен фланец,две диафрагмы, выполненные из материала с низкой теплопроводностью,и дроссельную кааавку, при этом диафрагмы выполнены .в виде труб, охватывающих один из волноводов 21,Это устройство не обеспечиваетдостаточной тепловой развязки между волноводами из-за большого поперечного влечения диафрагм, которое становится особенно значительным прибольшом поперечном сечении волново"дов, например, в дециметровом диапазоне. Кроме того, наблюдаютсябольшие потери СВЧ мощности, поступающей через зазор между фланцами в пространство между диафрагмами,Цель изобретения - увеличениетепловой развязки между волноводами и уменьшение потерь СВЧ мощности.Согласно первому варианту поставленная цель достигается тем, чтов устройстве для соединения волноводов, содержащем два волновода, накаждом из которых установлен фланец,две диафрагмы, выполненные из материала с низкой теплопроводностью, идроссельную канавку, каждый фланецснабжен соответствующим по форме поперечному сечению волновода выступом,торец которого расположен в плоскости торца волновода, введены двешайбы и кольцо, расположенное между ними, которые установлены с осевым зазором относительно фланцев и35 На фиг.1 схематически представлено предлагаемое устройство для соединения волноводов, выполненноесогласно первому варианту, общий вид, на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; радиальным зазором относительно выступов, каждая диафрагма закреплена на торце выступа соответствующего фланца и зажата между торцовшми поверхностями кольца и соответствующей шайбы, причем каждая шайба. жестко связана с соответствующим фланцем соединительными стержнями, выполненными из материала с низкой теплопроводностью, а дроссельная ка навка образована внутренней поверхностью кольца и диафрагмами,Согласно второму варианту в устройстве для соединения волноводов, содержащем два волновода, на каж дом из которых установлен фланец, две диафрагмы, выполненные из материала с низкой теплопроводностью, и дроссельн;ю канавку, фланцы снабжены выступами, при этом выступ первого фланца соответствует по форме поперечному влечению волновода и его торец расположен в плоскости торца первого волновода, выступ второго фланца имеет внешнюю поверхность 5 цилиндрической формы с диаметром, меньшим внешнего диаметра фланца, и расположен со стороны торца второго волновода, введены две шайбы и кольцо, расположенное между ними, которые установлены с осевым зазором относительно Фланцев и радиальным зазором относительно выступов, и втулка, при этом одна иэ диафрагм закреплена на торце выступа первого фланца и зажата между торцовыми поверхностями .кольца и первой шайбы, другая дифрагма зажата между торцовыми поверхностями кольца и второй шайбы, а также между торцовой поверхностью выступа второго фланца и одной торцовой поверхностью втулки, закрепленной на втором волноводе, торец которого расположен в плоскости другой торцовой поверх 45 ности втулки, причемкаждая шайба жестко связана с соответствующим фланцем соединительными стержнями, выполненными из материала с .низкой теплопроводностью, а дроссельная канавка образована внутренней по 50 верхностью кольца, внешними поверхностями втулки и диафрагмами. на фиг.3 - устройство, выполненноесогласно второму варианту, общийвид 1 на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3.Устройство для соединения волноводов, выполненное согласно первомуварианту, содержит волновод 1, накотором установлен фланец 2, снабженный выступом 3, волновод 4, на котором установлен фланец 5, снабженный выступом бдиафрагмы 7 и 8, выполненные из материала с низкойтеплопроводностью, и дроссельнуюканавку 9Выступ 3 фланца 2 соответствует по форме поперечному сечению волновода 1, и торец выступа3 расположен в плоскости торца волновода 1. Выступ 6 фланца 5 соответствует по форме поперечному сечениюволновода 4, и торец выступа б расположен в плоскости торца волновода4. Кроме того, устройство содержитдве шайбы 10 и 11 и кольцо 12,расположенное между ними, которыеустановлены с осевым зазором относиттельно фланцев 2 и 5 с радиальным зазором относительно выступов 3 и 6.Диафрагма 7 закреплена (припаяна илиприклеена) на торцовой поверхностивыступа 3 фланца 2, а диафрагма 8закреплена на торцовой поверхностивыступа 6 фланца 5. Диафрагмы 7 и 8имеют в центре вырез или электричес-.кое окно (отсутствие металлизации),соответствующие размеры волноводовимеют в центре вырез или электрическое окно (отсутствие металлизации),соответствуюп ие размерам волноводов1 и 4, Вместе с тем диафрагма 7 зажата между торцовыми поверхностямикольца 12 и шайбы 10, а диафрагма 8 -между торцовыми поверхностями шайбы11 и кольца 12. Шайбы 1 О и 11 жесткосвязаны с соответствующими фланцами2 и 5 соединительными стержнями 13,которые выполнены из материала с низкой теплопроводностью. Дроссельнаяканавка 9 образована внутренней поверхностью кольца 12 и диафрагмами7 и 8, расстояние между которыми (высота кольца 12) определяется конструктивными и технологическимисоображениями и равно 0,5- 1 мм.Диаметр дроссельной канавки 9 равенЬ + п%, где 1 - расстояние междуширокими стенками волновода;длина волны в свободном пространстве.Устройство для соединения, выполненное согласно второму варианту, со11620 5держит волновод 1, на котором установлен фланец 2, снабженный выступом 3, волновод 4, на котором установлен Фланец 5, снабженный выступом 6, диафрагмы 7 и 8, выполненные из материала с низкой теплопроводностью, и дроссельную канавку 9, Выступ 3 Фланца 2 соответствует по форме поперечному сечению волновода 1, торец выступа 3 расположен в плоскости тор ца волновода 1. Выступ 6 фланца 5 имеет внешнюю поверхность цилиндрической формы с диаметром, меньшим внешнего диаметра Фланца 5, и расположен со стороны торца волновода 4. 15Кроме того устройство по второму варианту содержит две шайбы 10 и 11 и кольцо 12, расположенное между ними, которые установлены с осевым зазором относительно фланцев 2 и 5 26 и с радиальным зазором относительно выступов 3 и 6, а также втулку 13,Диафрагмыи 8 имеют в центре вырез или окно (отсутствие металлизации), соответствующие размерам25 волноводов 1 и 4. Диафрагма 7 закреплена на торце выступа 3 (припаяна или приклеена) и зажата между торцовыми поверхностями шайбы 10 и кольца 12, диафрагма 8 зажата между 30 торцовыми поверхностями кольца 12 и шайбы 11, а также между торцовой поверхностью выступа 6 фланца 5 и одной торцовой поверхностью втулки 13, закрепленной на волноводе 4, торец которого расположен в плоскости другой торцовой поверхности втулки 13. Шайбы 10 и 11 жестко связаны с соответствующими фланцами 2 и,5 соединительными стержнями 14, щ которые выполнены из материала с низкой теплопроводностью. Дроссельная канавка 9 образована внутренней поверхностью кольца 12, внешними поверхностями втулки 13 и диафрагма ми 7 и 8. Расстояние между диафрагмами 7 и 8 (высота кольца 12) равна/4, внутренний диаметр кольца 12 равен Ь +Я/2+ 1, где в - расстояние между широкими стенками волново да; 3 - длина волны в свободном пространстве; й - ширина коаксиальной части дроссельной канавки 9,Устройство для соединения волноводов работает следующим образом. 55Диафрагмы 7.и 8 выполнены из диэлектрического материала с малой те 03 бплопроводностью, на который нанесен тонкий слой металла, имеющего высокую адгезию к этому материалу, Например, может быть использована металлизированная лавсановая пленка марки ПЭТФ-ОА ТУ 6-05-1579-78 или металлизированная ткань (артикул 21-926), Соединительные стержни (13 для первого варианта, 14 для второго) также выполнены из материала с низкой теплопроводностью, например из стали Х 18 Н 10 Т ГОСТ 5632-72, из стеклотекстолита марки СВАМ-ЭРС ТУ 301.4362-65 или титановых сплавов ВТЗэ ВР 16 ГОСТ 19807-74.Кроме того, между диафрагмами 7 и 8 имеется воздушный зазор, пред- ставляющий собой эффективный тепло- изолятор. Тепловой поток при прохождении от волновода 1 к волноводу 4 будет сильно ослабляться, так как встречает на своем пути элементы с большим тепловым сопротивлением.Потери СВЧ мощности в обоих вариантах устройства для соединения волноводов снижены по сравнению с прототипом за счет того, что дроссельная канавка 9 выполнена замкнутой. Таким образом, в обоих вариантахвыполнения устройства для соединенияволноводов реализована воздушнаяизоляция между фланцами 2 и 5, приэтом фланцы 2 и 5 соединены междусобой конструктивными элементами,обладающими низкой теп.чопроводностьюа дроссельная канавка 9 выполненазамкнутой, что позволило уменьшитьмощность теплопотока, пропускаемогопереходным устройством при одновременном снижении потерь СВЧ мощности.С увеличением сечения волноводов1 и 4 мощность теплопотока, пропускаемого устройством, увеличиваетсязначительно медленнее, чем в устройстве-прототипе. Так, например, присечении волновода 292 146 мм первыйвариант переходного устройства приП=1 снижает мощность теплопотока,проходящего через него, в 5 раз посравнению .с прототипом. Для дальнейшего уменьшения мощности теплопотокавозможно увеличение радиальных размеров дроссельчой канавки 9 1)Достоинством второго вариантаустройства для соединения волноводов являются меньшие радиальныегабариты,. ВНИИПИ Госу по делам 113035, Москва