Пристрій для з’єднання двох відрізків хвилеводів (варіанти)

1. Пристрій для з'єднання двох відрізків хвилеводів, кожний з яких містить контактний фланець, який відрізняється тим, що кожний фланець установлений з нахилом до протилежних стінок відрізка хвилеводу під кутом α=arctg(C/L), де С - розмір суміжної стінки, L - розмір проекції скосу на стінку, вибираний з умови вузькосмугового узгодження двох неоднорідностей на необхідній частоті. 2. Пристрій для з'єднання двох відрізків хвилеводів, кожний з яких містить контактний фланець, який відрізняється тим, що кожний фланець виконаний східчастим із двома сходинками та з двома поздовжніми пластинами, укріпленими по лінії розрізу протилежних стінок відрізка хвилеводу, при цьому відстань між сходинками знаходиться з умови вузькосмугового узгодження двох неоднорідностей на необхідній частоті. Винахід належить до техніки ультрависоких, надвисоких і вкрай високих частот і призначений для експлуатації у хвилеводних передавальних трактах. Відомі пристрої для з'єднання двох відрізків хвилеводів на основі фланців - дросельних або контактних (див. у книзі: Конструирование экранов и СВЧ-устройств / А.М.Чернушенко, Б.В. Петров, Л.Г. Малорацкий и др.; Под ред. A.M. Чернушенко. - М.: Радио и связь, 1990. - с. 94-98). Дросельні фланці складаються із двох півхвильових ліній, що включаються в основну лінію послідовно й відрізняються складністю конструкції. Контактні фланці можуть бути притерті, із бронзовими розсіченими прокладками або із бронзовою контактною прокладкою. Найбільш близьким до пристрою, що заявляється, по сукупності ознак є широко відомий пристрій для з'єднання двох відрізків хвилеводів, кожний з яких має плоский фланець (див., наприклад, у книзі: Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р., Смирнов В.П. Справочник по элементам волноводной техники. М.:Советское радио, 1967. - с. 172-177 і рис. 4.5 на с. 174). Фланці забезпечуються кріпильними отворами, а для збільшення точності з'єднання - на прямними штифтами з відповідними твердими допусками на виготовлення. Зі збільшенням частоти при неточному з'єднанні хвилеводів виникаючі неоднорідності стають порівнянними з довжиною хвилі та джерелами великих відбиттів від фланцевих зчленувань і на хвилеводах малого поперечного перерізу утрудняють метрологічне забезпечення хвилевідних пристроїв короткохвильової області довжин хвиль. Наприклад, у короткохвильовій області сантиметрового діапазону довжин хвиль, починаючи із двох сантиметрів, і особливо в міліметровому діапазоні, не вдалося створити панорамні вимірники коефіцієнта стоячої хвилі й внесеного ослаблення, які надійно працювали у довгохвильовій області. Технічною задачею запропонованого винаходу є зменшення відбиття від фланцевого з'єднання хвилеводів. Ця задача вирішена наступним чином. У першому варіанті зменшення відбиття від фланцевого з'єднання хвилеводів досягається тим, що в пристрої для з'єднання двох відрізків хвилеводів, кожний з яких оснащений контактним фланцем, фланець установлений з нахилом до протилежних стінок відрізка хвилеводу під кутом (19) UA (11) 96841 (13) C2 (21) a201004185 (22) 12.04.2010 (24) 12.12.2011 (46) 12.12.2011, Бюл.№ 23, 2011 р. (72) БЄЛЯВЦЕВ ВАДИМ БОРИСОВИЧ, ПРИЙМАК В'ЯЧЕСЛАВ ЮРІЙОВИЧ, ТОКАРЕВ АРТЕМ ВОЛОДИМИРОВИЧ (73) ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ (56) Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р., Смирнов В.П. Справочник по элементам волноводной техники. М., "Советское радио", 1967, с. 172-177 SU 338954 A1; 14.06.1972 RU 2037920 C1; 19.06.1995 SU 1734139 A1; 15.05.1992 SU 1020888 A; 30.05.1983 US 7298229 B1; 20.11.2007 JP 2003110313 A; 11.04.2003 3 α=arctg(C/L), де С - розмір суміжної стінки, L - розмір проекції скосу на стінку, вибраний з умови вузькосмугового узгодження двох неоднорідностей на необхідній частоті. У другому варіанті зменшення відбиття від фланцевого з'єднання хвилеводів також досягається вузькосмуговим узгодженням. Але у пристрої для з'єднання двох відрізків хвилеводів, кожний з яких оснащений контактним фланцем, фланець виконаний східчастим із двома сходинками та з двома поздовжніми пластинами, укріпленими по лінії розрізу протилежних стінок відрізка хвилеводу, при цьому відстань між сходинками знаходиться з умови вузькосмугового узгодження двох неоднорідностей на необхідній частоті. На фіг. 1 зображено з'єднання двох відрізків хвилеводів з нахиленими фланцями (Варіант 1). На фіг. 2 схематично зображено неспіввісний стик двох відрізків хвилеводів, коли на протилежних стінках утворюються однакові неоднорідності, рознесені вздовж поздовжньої осі на відстань L (Варіант 1). На фіг. 3 зображено в незчленованому вигляді пристрій для з'єднання двох відрізків хвилеводів зі східчастими фланцями з розташуванням поздовжніх пластин посередині широких стінок хвилеводу (Варіант 2). На фіг. 4 зображено в незчленованому вигляді пристрій для з'єднання двох відрізків хвилеводів зі східчастими фланцями з розташуванням поздовжніх пластин посередині вузьких стінок хвилеводу (Варіант 2). В варіанті 1 пристрій для з'єднання двох відрізків хвилеводів містить перший відрізок хвилеводу 1 зі сполучним нахиленим фланцем 2, другий відрізок хвилеводу 4 зі сполучним нахиленим фланцем 3. В варіанті 2 пристрій для з'єднання двох відрізків хвилеводів містить перший відрізок хвилеводу 1 зі сполучним східчастим фланцем 2, другий відрізок хвилеводу 4 зі сполучним східчастим фланцем 3. Сходинки фланця розташовані симетрично щодо серединної лінії стінки хвилеводу й з'єднані поздовжніми пластинами 5, 6, прикріпленими як до відповідної стінки хвилеводу, так і до кожного пів 96841 4 фланця. Два півфланці й дві поздовжні пластини утворюють єдиний східчастий фланець, у якому дві сходинки рознесені в поздовжньому напрямку на відстань L. Принцип дії пристрою для з'єднання двох відрізків хвилеводів заснований на взаємному узгодженні відбиттів від двох сходинок, які утворюються при неспіввісному стику двох відрізків хвилеводів, як зображено, наприклад, на фіг. 2 для нахилених фланців. При незначних зміщеннях двох відрізків хвилеводів дві утворені неоднорідності можна вважати однаковими. При ідеальному з'єднанні фланців, коли немає зсувів і два відрізки хвилеводу розташовані строго співвісно, відбиттів від стику не буде. У реальних конструкціях при виготовленні сполучних пристроїв установлюються допуски на виготовлення. Якщо допуск на виготовлення дорівнює ±Δ мм, то при зсуві відрізків хвилеводів вздовж перерізу фланця на максимальну відстань Δ мм у місці стику однієї сходинки повна провідність буде дорівнювати Y=Yx+i·Bcx Yx - хвильова провідність відрізків хвилеводу 1,4. На відстані L, у перерізі другої сходинки, з урахуванням її провідності i·Bcx вхідна провідність дорівнює Yвх=i·Ba+YL·[Y+i·YL·tg(2L/Λ)]/[YL+i·Y·tg(2L/Λ)], де YL - хвильова провідність відрізка хвилеводу довжиною L. Коефіцієнт відбиття на вході з'єднання буде дорівнювати нулю при відомій рівності Yвх=Yх, тобто при Re(Yвх)=Yx або Im(Yвх)=0, звідки й знаходиться значення необхідної відстані L для конкретної частоти. Таким чином, з'єднання двох відрізків хвилеводів за допомогою нахилених (варіант 1) або східчастих (варіант 2) фланців дозволяє здійснити на необхідній частоті автоматичне узгодження відбиттів від двох сходинок, які утворюються при неспіввісному стику двох відрізків хвилеводів, і зменшити коефіцієнт відбиття від стику двох відрізків хвилеводів. 5 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 96841 6 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601