CS196207B2 - Dutinový rezonátor s přímočarým laděním frekvence a obvod zahrnující tento rezonátor - Google Patents

Description

Vynález se týká dutinového rezonátoru, především dutinového rezonátoru s teplotní kompenzací, s přímočarým laděním frekvence, jehož ladicí prvek se pohybuje po přímočaré' nucené dráze, a dále potom se týká míkrovlnového obvodu, zahrnujícího jeden nebo více dutinových rezonátorů-nebo laděného uvedenými rezonátory, jako je například signální generátor, měřicí oscilátor, kmitoměr a nebo jiný měřicí a přijímací mtkrovlnový obvod.

Dutinový rezonátor podle vynálezu se skládá z dutiny, ladicí jednotky a individuálně zaměnitelných o sobě známých doplňkových jednotek a prvků, jako je například vazbová smyčka, clonka, reflexní klystron, polovodič atd. Dále potom z jednotek, které zabezpečují funkce napájecí a řídicí.

U laděných dutinových rezonátorů a obvodů s dutinovými rezonátory, jejichž charakteristickými příklady mohou být rezonanční kmitoměry, měřicí oscilátory laděné dutinovým rezonátorem, signální generátory nebo přijímače a jiné, se pro ladění používají všeobecně známá řešení, která jsou uvedena níže.

V případě nelineárního ladění probíhá ladění jako funkce rezonanční frekvence pomocí budicích konstrukčních prvků s nelineárním posunutím, přičemž čtení frek2 vence se provádí nepřímo s použitím cejchovacího diagramu nebo se frekvence zjišťuje čtením na nelineární stupnici, jejíž cejchování je provedeno přímo v hodnotách frekvence. U obvodů s několika dutinovými rezonátory se při použití tohoto typu ladění používají samostatné budicí prvky pro každý jednotlivý rezonátor, aby mohl být laděn samostatně nebo se pro každý samostatný rezonátor používá společné buzení a je použito vhodné uspořádání pro kompenzaci rozdílů v charakteristikách jednotlivých rezonátorů.

Jako převládající je ovšem používáno řešení s přímočarým laděním frekvence pomocí tvořící přímky; u tohoto řešení je ladicí prvek dutinového rezonátoru ovládán excentru podobným zařízením, u něhož změna radiusu tvořící čáťy se řídí pravidlem nelineárního ladění dutiny; nastavitelné provedení tvořící čáry je rovněž dobře známo.

U metody ladění podle šroubovice, která «může být považována za propracovanější variantu, ladění pomocí tvořící přímky, je tvořící čára nahrazena šroubovici s nelineárním stoupáním, navinutou na plášt válce.

U provedení frekvenčně lineárního ladění je dobře známa konstrukce s tyčovým me1962Q7 chanismem, která aproximuje nelineární ladicí charakteristiky dutinového rezonátoru, použitím kruhového oblouku.

Přibližně lineárního ladění lze dosáhnout elektricky současným laděním vlnotvořných dílců několika vlnotvořných prostorů tvarovaných v dutinovém rezonátoru.

Jsou známý kmitoměrý, u nichž posunutí vnitrního vodiče dutiny způsobí změnu jak u dílců TEM, tak TM elektromagnetického pole dutiny.

Pokud se týká thermokompenzace, jsou pro omezení změn rezonanční frekvence vlivem změn^- teploty používána následující, rovněž velmi dobře známá řešení:

U dutinových rezonátorů nebo obvodů s dUŤ^<nO^1TÝ^rP^í átnrv nnm&rnfl přesnost frekvence nepřesahuje hodnotu 10~³, nejsou používána žádná opatření pro snížení citlivosti na změnu teploty.

V případech, kdy přesnost frekvence přesahuje hodnotu 10³, je dutinový rezonátor při jinak stejném provedení ladicího prvku zhotoven z materiálů s nízkým teplotním součinitelem, jako například z invaru nebo je dutinový rezonátor a ladicí prvek vyroben z materiálů majících rozdílnou teplotní roztažnost.

Nedostatky známých řešení mohou být shrnuty následovně:............ -..........

Metodu nepřímého čtení, patřící k variantě nelineárního ladění, je třeba považovat za zastaralou metodu, a to zvláště z toho důvodu, že použití této metody unavuje. Metody, které uplatňují přímé čtení, spočívají buď na principu individuálního cejchování, které s sebou nese vysoké náklady, nebo jsou provázeny úchylkami, jejichž původ spočívá ve výrobě dutinových rezonátorů' a prvků obvodů s těmito rezonátory 's_;hjuvišéjícími. Tyto úchylky nemohou být ‘dosti, dobře odstraněny nebo následně korigovány, čímž se zhoršuje přesnost cejchování.'

V případě obvodů skládajících se z několika rezonátorů je ladění jednotlivých ladicích prvků velmi obtížné, přičemž lze jen s obtížemi vyrobit a sestavit pracné a náročné konstrukce zařízení sloužícího pro kompenzaci.

Přímočaré ladění systémů s tvořící čárou je jednoduché co do konstrukce, přičemž ovšem vlastní zhotovení tvořící čáry si vyžaduje speciální technologii, která — vedle toho, že je nákladná — je méně přesná než ostatní technologie, u nichž se používá pouze jednoduchých otáčivých nebo posuvných pohybů. Chyby cejchování, způsobené rozměrovýiňi úchylkami vzniklými během výroby, nemohou být při tomto řešení rovněž nijak korigovány.

Řešení, u. nichž je použita přestavitelná* tvořící čára nebo šroubovice, umožňují sice následné korigování, ale při zvýšených nákladech ná'komplikovanější, a tedy také dražší konstrukční provedení.

Aby se dosáhlo požadované přesnosti, musí se provádět pracné seřizování v několika bodech. Během seřizování dochází k deformaci materiálů, čímž se snižuje stabilita seřízení.

Při použití metody ladění s tyčovým mechanismem lze dosáhnout přibližně linearity, ale chyba nemůže být redukována pod hodnotu, která odpovídá rozdílu mezi vlastnostmi kružnice provedené podle pravidla pro ladění dutinového rezonátoru á tyčového mechanismu.

Současné ladění několika vlnotvarů si vyžaduje, aby tvar dutinového rezonátoru byl řešen jinak nevýhodně při hodnocení z hlediska činitele jakosti dutinového rezonátoru, přičemž dosažitelná přesnost bude také zde omezena; pouze teoreticky aproximativní charakter provedeného ladění lze v daném případě považovat za omezení přesnosti.

Nevýhody řešení používaných pro snížení chyby vlivem teploty jsou následující: Nevýhody řešení používajících materiály s nízkým teplotním součinitelem spočívají. v tom, že tyto speciální materiály (invar, superlnvar) jsou drahé, výrobní náklady jsou rovněž velmi vysoké, přičemž teplotní součinitel ani těchto materiálů sě nerovná nule; na druhé straně dochází potom ke značným odchylkám, majícím původ ve výrobě nebo zpracování. Tato skutečnost se projevuje právě u teplotních součinitelů dutinových rezonátoru a obvodů, zahrnujících tyto rezonátory, vyrobené z uvedených materiálů.

Nevýhody známých řešení teplotní kompenzace spočívají v tom, že kompenzace nastává pouze v jediném bodě pásma ladění dutiny nebo obvodu, takže jejich aproximativní účinek je omezen pouze na poněkud nedostačující rozsah frekvencí.

Cílem našeho vynálezu je proto vytvořit .dutinový rezonátor, to jest obvod laděný takoyým dutinovým rezonátorem, který by umožňoval významně snížit potřebnou pracnost a odstraňoval omezení v dosažitelné přesnosti.

K dosažení tohoto cíle s použitím uvedeného dutinového rezonátoru a obvodu laděného uvedeným dutinovým rezonátorem jsme se zaměřili na realizaci vlastností, které jsou uvedeny v následujícím:

Omezení modifikací charakteristik, které vyplývají z úchylek dutinových rezonátorů a s nimi pracujících prvků obvodů tím, že řešení bude obsahovat jen několik málo nastavitelných prvků.. .

. Namísto linearizace, která má již předem daný pouze, aproximátivní charakter, zavést lineárizaci, která přesně sleduje základní Vlnotvar . dutinového rezonátoru. Na tomto místě a v následujícím textu je pod'pojmem základního vlnotvarů myšleno pracovní rozložení intenzity pole dutinového rezonátoru, které má významnou úlohu v ladicích charakteristikách dutinového rezonátoru.

.Podstata teplotně kompenzovaného duti196207 nového rezonátoru s přímočarým ' laděním frekvence, jehož ladicí prvek se pohybuje po přímočaré nucené dráze, a mikrovlnového obvodu, zahrnující jeden nebo více dutinových' rezonátoru a nebo laděného uvedenými dutinovými rezonátory spočívá v tom, že zařízení má alespoň jeden ladicí prvek dutiny, který je sestaven z konstrukčních elementů, nejlépe z vhodných distančních mezikusů a pístů, umožňujících přímočaré vedení a posunování ladicího prvku po nucené ' dráze, přičemž uvedené elementy vytvářejí nucenou vazbu s.,!přímkovými vodícími plochami vytvořenými, na konstrukčním elementu, který je otočný kolem osy kolmé ke směru pohybu ladicího prvku nebo s přímkovými vodícími plochami, které jsou nuceně vázáný s konstrukčním prvkem — u TE a TM modifikací umožňujícím axiální posunování — tak, že ladicí prvek je opatřen válečkem nebo běžcetn, spočívajícím — nejčastěji a nejlépe vlivem tlaku pružiny — na vodicích plochách. Dutinový rezonátor je opatřen frekvenčně lineárním regulačním orgánem, nejlépe tyčí nebo lištou, která je přestavitelné podél přímočaré nucené dráhy a opatřená válečkem nebo běžcem. Váleček nebo běžec frekvenčně lineárního regulačního orgánu je opřen o vodicí plochu vytvořenou na konstrukčním elementu .— u varianty s TEM základním vlnotvarem potom nejlépe přitlačován tlakem pružiny nebo spočívá na vodicí ploše, která má nucenou vazbu s konstrukčním prvkem.

U modifikací se základním vlnotvai;em TE nebo TM je váleček nebo běžec regulačního orgánu uložen v další přímkové vodicí p’oše, která je nejlépe kolmá ke směru pohybu ladicího prvku a vytvořena na tělese držáku, který je upevněn na stěně dutinového rezonátoru.

U řešení podle vynálezu leží střed osy konstrukčního elementu, střed otáčení válečku nebo běžce ladicího prvku a střed otáčení válečku nebo běžce frekvenčně lineárního regulačního orgánu na téže přímce, která je rovnoběžná s vodicí plochou.

Směr pohybu frekvenčně lineárního regulačního- orgánu, například pryže, svírá pravý úhel, nebo. úhel menší než pravý úhel, se směrem -přímkového pohybu ladicího prvku.

Frekvenčně lineární regulační orgán je opatřen vřetenem se závitem a tomu odpovídajícím závitovým pouzdrem, a k závitovému pouzdru nebo vřetenu se závitem je upevněn — a nejlépe potom spolu s distančním kroužkem na něm nasazen — otočný knoflík spolu s frekvenční stupnicí, která je vhodně opatřena kotoučky s vyznačením číselných údajů.

U jednoho z výhodných provedení řešení podle vynálezu je střed otáčení válečku nebo běžce namontovaného na ladicím prvku řešen tak, abv mohl být přestaven ve směru přímky, vzhledem k poloze ladicího pístu.

Osa konstrukčního elementu je uložena v držáku, jehož poloha je vzhledem k dutině rezonátoru nastavitelná v rovině, která je rovnoběžná s rovinou, určenou směrem přímočarého pohybu ladicího prvku a pohybu frekvenčně lineárního regulačního orgánu.

Střed otáčení válečku nebo běžce, nasazeného na. frekvenčně lineární reguláční orgán, může být rovněž přestaven, a to vzhledem k ovládací tyči.

U jiného provedení dutinového rezonátóru podle vynálezu (základní vlnotvary TE nebo TM} leží směr další vodicí dráhy, upevněné k dutině a tvořící opěru válečku nebo běžce frekvenčně lineárního regulačního orgánu, kolmo ke směru přímočarého pohybu ladicího prvku.

Výsledná teplotní roztažnost součástek, určující vzdálenost mezi středem otáčení konstrukčního elementu a koncovou deskou dutiny a/nebo elektromagnetické uzavírací roviny dutiny, měřeno ve směru přímkové nucené dráhy ladicího prvku, se rovná výsledné teplotní, roztažnosti ladicího prvku; výsledný součinitel teplotní roztažnosti frekvenčně lineárního regulačního orgánu se rovná sumě výsledných součinitelů teplotní roztažnosti součástek určujících dvě vzdálenosti, z nichž jedna je vzdálenost mezi osou rotace konstrukčního elementu a přímkou, která je rovnoběžná s nucenou dráhou ladicího prvku a prochází středem otáčení válečku nebo běžce, nasazeného na ladicím prvku,· měřeno kolmo; druhá vzdálenost je vzdáleností mezi osou otáčení konstrukčního elementu a přímkou, která je rovnoběžná s nucenou dráhou frekvenčně lineárního regulačního orgánu a prochází středem otáčení válečku nebo běžce, nasazeného na frekvenčně lineárním regulačním orgánu, měřeno rovněž kolmo.

Výsledná teplotní roztažnost součástek vymezujících vzdálenost mezi středem osy otáčení konstrukčního elementu a koncovou deskou dutiny, při měření ve směru přímočaré nucené dráhy ladicího prvku, se rovná výsledné teplotní roztažnosti ladicího prvku, zatímco součinitel teplotní roztažnosti dutiny se rovná výslednému součiniteli teplotní' roztažnosti součástek, jejichž rozměr určuje kolmou vzdálenost mezi osou otáčení konstrukčního elementu a přímkou, která je rovnoběžná s nucenou dráhou ladicího prvku a prochází středem otáčení válečku nebo běžce, nasazeného na ladicím prvku; vedle toho potom výsledný součinitel teplotní roztažnosti součástek, vymezujících vzdálenost mezi osou otáčení konstrukčního elementu a osou otáčení válečku nebo běžce nasazeného na konstrukčním elementu, se rovná součiniteli teplotní roztažnosti dutiny a výslednému součiniteli teplotní roztažnosti součástek, jejichž rozměr určuje vzdálenost, která se rovná vzdálenosti mezi přímkou kolmou ke směru nucené dráhy ladicího prvku a procházející osou otáčení konstrukčního elementu a

198207 přímkou, která je kolmá k nucené dráze ladicího prvku a prochází osou otáčení válečku nebo běžce namontovaného na konstrukčním elementu.

Rozměrová odchylka dutinového rezonátoru a ladicích konstrukčních prvků — způsobená výrobním postupem při výrobě uvedených součástí — je kompenzována tak, že poloha ladicího prvku a. frekvenčně lineárního regulačního orgánu je vzhledem k vodicí dráze prestavitelné, stejně tak jako poloha osy otáčení konstrukčního elementu vzhledem k dutině rezonátoru; pomocí těchto tří nastavitelných orgánů lze nastavit nulovou chybu frekvence celkem ve třech bodech frekvenčních charakteristik. Vlivem exaktní lineární transformace v případě takového nastavení lze docílit toho, že chyba frekvence z důvodu transformace bude rovna nule v celém pracovním pásmu dutinového rezonátoru, pracujícího s čistě základním vlnotvarem.

Připojením polovodiče sé záporným odporem, například 'diody „Gunn-dióde“, IMPATT-diode“ nebo „Barrit-diode“ mezi vnější a vnitřní vodič dutinového rezonátoru podle vynálezu, lze vytvořit měřicí oscilátor s lineárním laděním frekvence nebo signální generátor. V tom případě potom musí být regulační rozsah nastavitelného prvku zvětšen na hodnotu, která dovoluje kompenzovat vliv reaktance polovodiče na frekvenční charakteristiku generátoru. Místo polovodiče lze použít elektronku — například reflexní klystron, a tak rovněž vytvořit měřicí oscilátor nebo signální generátor.

Konstrukční prvky zařízení pro vlnotvary TEM, TE a TM podle vynálezu mohou být snadno zhotoveny, protože mají přímkové geometrické tvary nebo jsou tvarovány z válcových a závitových profilů; takto se lze vyhnout technologickým obtížím, se kterými je spojena přípúava a výroba konstrukčních prvků speciálních tvarů podle dřívějších, v předcházejícím textu, popsaných řešení, uvedených zařízení. Vzhledem k přesně lineárním vlastnostem, vzhledem k základnímu vlnotvaru, není přesnost frekvence nijak omezena svou vlastní teoretickou aproximací — chybou.

U dutinového rezonátoru nebo dutinovým rezonátorem laděného obvodu podle vynálezu, vznikají chyby jedině vlivem přídavných reaktancí, například reaktance polovodiče nebo reaktancí elektronek vestavěných do dutinového rezonátoru s ním spřažených. Přestavitelné prvky, které jsou používány pro kompenzaci výrobních odchylek, jsou používány také pro vyrovnání uvedených odchylek.

Pro uvedenou kompenzací odchylek, majících původ jednak ve výrobě á jednak ve zmíněných přídavných, reaktancích, se — pokud se takové odchylky projevují — používá jen několika málo přestavltělných prvků; z toho důvodu se také značně snížila pracnost nastavení charakteristik.

V případě výměny činného prvku (polovodiče nebo elektronky) použitého v dutinovém rezonátoru, je nutno provést nové nastavení frekvenční charakteristiky; původní přesnosti lze snadno dosáhnout bez větší pracnosti.

Další výhodou řešení dutinového rezpnátoru nebo obvodů laděných dutinovým rezonátorem je to, že podle vynálezu lze provést i lineární teplotní kompenzaci, která je nezávislá na frekvenci; tato možnost je v protikladu s . jinými dosud známými řešeními, u nichž,lze teplotní kompenzaci provést pouze pro jedinou frekvenci.

Vynález je dále podrobně popsán na příkladech výhodného provedení:

Dutinový rezpriátor podle vynálezu, pracující se základním vlnotvarem TEM, je znázorněn na obrázku 1. Na uvedeném obrázku je patrna dutina 1, vnitřní vodic 2 a ladicí prvek, který je s výhodou proveden jako nesený, niče,ho se nedotýkající píst 3; rozpěrka, která se skládá z tyčí 4 a 7, a držák 8 je .připevněna k pístu 3, Posunování pístu se uskutečňuje po dráze, která je rovnoběžná s podélnou osou dutiny 1, a to pomocí přímé vodicí plochy 9, která je vyrobena v držáku 8;. ladicím pístem 3 po uvedené dráze pohybuje mechanismus, k němuž patří váleček 10, upevněný na tyčí 7 a odvalující se po konstrukčním elementu 1B, po vodicí dráze 15, vytvořené v rovině kolmé k rovině výkfěsu. Současně s válečkem 10 se po vodicí dráze 15 konstrukčního elementu 1B odvaluje, váleček 11, nasazený na tyči 121 Nucená vazba mezi válečkem 10 a válečkem 11 s vodicí dráhou 15 je s výhodou zajištěna pomocí pružin 23, 29, a to tak že hnací moment, vyvolávaný tažnou silou pružiny 23 ke středu otáčení konstrukčního elementu 2B (Osa otáčení uvedeného konstrukčního elementu je kolmá k rovině výkresu), je vždy větší než moment opačného smyslu, vyvolávaný tažnou silou předepjaté pružiny 29.

Váleček 11 a tyč 12 s ním spřažená. se pohybuje po přímkové vodicí dráze, která je určena pouzdrem 13 a závitovým pouzdrem 19. Tím je vytvořena nucená vazba s vodicí dráhou 15 konstrukčního elementu 16. Přímková dráha týče 12 vhodně svírá úhel 90° s dráhou ladicího·prvku (je vhodná jakákoliv hodnota úhlu lišící se od hodnoty n . 180,° kde n je reálné číslo). Velikost pootočení závitovým pouzdrem 19 o určitý úhel je stejně jako obdobné pootočení knoflíkem 20 na něm usazeným nebo pootočení stupnicí 21 stejně jako obdobné pootočení stupnicí 21 přímo úměrné posunutí tyče 12 po přímkové dráze; provedeno je to tak, že závitové pouzdro 19 zabírá se závitem na vřetenu 18, který tvoří jeden celek s tyčí 12. Kromě toho je toto poofocéní — vlivem pevné vazby výše uvedené — přímo úměrné změně rezonanční frekvence dutinového rezonátoru, která bylá způsobena posunutím ladicího pístu 3. V důsledku této přímé úměr19B207 nosíi může být stupnice 21. opatřena lineárním dílkováním hodnot frekvence; čtení hodnot se potom provádí pomocí ukazatele 22. Koeficient úměrnosti je definován tvarovým součinitelem dutinového rezonátoru (tj. jako podíl délky dutiny a rezonanční vlnové délky), rychlostí světla, roztečí stoupání závitu na vřetení 18, délkou oblouku na stupnici 21 a vzdálenostmi, které se měří od osy otáčení 26 konstrukčního elementu 16 k osám otáčení válečků 10, 11. Pro nastavení posledně uvedených vzdáleností slouží držák 25, který je proveden jako ložisko, v němž je uložena osa otáčení 26; držák 25 se může pohybovat po vodicí ploše 24, vytvořené v kostce 27 a připevněný k ní. Polohování ladicího pístu 3, vzhledem k OSe utáčení válečku 10, se provádí posunutím tyče 7 v nosiči 5 ve směru podélné osy dutiny, přičemž poloha tyče 7 v nosiči 5 se zajišťuje pomocí šroubku 6. Pootočením stupnice na závitovém pouzdru 19 a jeho zajištěním se nastaví vztažná poloha osy otáčení válečku 11 a stupnice 21. Pomocí uvedených tří stavitelných elementů lze na frekvenci dutinového rezonátoru ve třech různých hodech; takto lze eliminovat chybu frekvence, která je způsobena výrobními tolerancemi ladicích konstrukčních prvků. U dutinových rezonátorů pracujících s čistě TEM vlnotvarem lze při uvedeném způsobu nastavování dosáhnout teoreticky nulové chyby frekvence v celém rozsahu ladění; kromě toho lze dosáhnout exaktní lineární vazby mezi rezonanční frekvencí a polohou tyče 12, resp. polohou stupnice 21.

Těleso 14 je určeno pro namontování konstrukčních prvků ladění k dutinovému rezonátoru a současně nese přímkovou vodicí dráhu tyče 12. Vazební smyčka 28 slouží k zavádění nebo odvádění elektromagneticsignálů z dutinového rezonátoru nebo může být místo uvedené smyčky zaveden jeden nebo více vazebních členů se clonkou nebo sondou; namísto frekvenční stupnice na otočném knoflíku může být použita stupnice s digitálním čtením nebo kotouče pro ukazování číslic; k tomu účelu může být s výhodou použit náhon ozubeným převodem od osy otočného knoflíku.

Obr, 2 ukazuje dutinový rezonátor podle vynálezu, pracující s vlnotvarem TE rťebo TM. Na výkrese je uveden podélný řez dutinovým rezonátorem. Rozpěrka, skládající se z tyčí 4, 7, je spojena s ladicím pístem 3. Posunování ladicího pístu 3 je prováděno po přímočaré dráze, která je rovnoběžná s podélnou osou dutiny rezonátoru; je to zajištěno vodicí' plochou 9, která je vyrobena v nosném víku 8. Ladicím pístem 3 posunuje po uvedené dráze mechanismus, jehož součástí je váleček 18, nasazený na tyči 7 á o Uvalující se po vodicí dráze 15, vytvořené na tyči 12, zatímco konstrukční element 16 se společně s tyčí 12 natáčí kolem osy otáčení 26, která je kolmá k rovině výkresu. Vedle toho koná tyč 12 i lineární pohyb vzhledem ke konstrukčnímu elementu 16, přičemž velikost posunutí je. vymezena odvalovacím pohybem po jiné přímočaré dráze 17, která je kolmá k ose dutiny rezonátru a vytvořena na konzole 14; odvalovací pohyb koná váleček 11, s výhodou upevněný a nesený rozpěrkou 44 na uvedené tyči 12.

Nucená kinematická vazba mezi válečkem 10. a vodicí dráhou 15, a mezi válečkem 11 a druhou vodicí dráhou 17 je zajištěna tlačnou pružinou 29.

Popisované provedení vynálezu nemá vytvořenou vodicí dráhu 15 přímo na konstrukčním elementu 16 samotném, ale ha tyči 12, ovšem vodicí dráha na vlastním konstrukčním elementu by poskytovala ladění Stejné kvality, protože konstrukční element se natáčí kolem osy 26 společně s uvedenou tyčí 12. Lineární posunutí přímočarým pohybem tyče 12, vzhledem ke konstrukčnímu elementu 16, je prováděno pomocí vřetena se závitem 18, otočně uspořádaném v závitovém pouzdře 19, opatřeném přímou dráhou, přičemž otočný knoflík 26 je připevněn na uvedeném vřetenu.

U uvedeného provedení vynálezu je závitové pouzdro 19 vytvořeno na tyči 12 místo konstrukčního prvku spojeného s otočným knoflíkem. Vřeteno 18 se závitem je proto uloženo v konstrukčním elementu a spojeno s otočným knoflíkem namísto tyče 12 u předcházejícího provedení. Je ovšem zcela zřejmé, že frekvenčně lineární ladění podle vynálezu může být realizováno 1 obráceným uspořádáním vřetene a dílce se závitovým otvorem.

Osy válečků 10, 11 a stejně tak osa otáčení 26 leží v rovinách, které jsou kolmé k rovině výkresu. V tom případě potom je lineární posunutí tyče 12, vzhledem kě konstrukčnímu elementu 16 a současně i úhlové pootočení otočného knoflíku 20 přímo úměrné změně rezonanční frekvence dutinového rezonátoru, což znamená, že otočný knoflík může být opatřen lineární frekvenční stupnicí. Čtení na stupnici se provádí pomocí ukazatele 22. Otočný čep 32, pohybující se v drážce, která je obnovena v konstrukčním elementu, brání otáčení tyče 12, vzhledem ke konstrukčnímu elementu 16.

Další podmínkou lineárního ladění frekvence je požadavek, aby vzdálenost, měřená mezi osou otáčení 26 konstrukčního elementu 16 a podélnou osou dutinového rezonátoru, byla rovna součinu délky poloviny patřící k vidu oscilace, tj. tvaru vlny dutinového rezonátoru a indexu vidu v podélné ose dutiny, tj. počtu polí poloperiod signálu ve směru’podélné osy.

Další podmínkou potom je, aby průmět vzdálenosti mezi osou otáčení 26 a osou otáčení válečku 10 do podélné osy dutinového rezonátoru. “ byl roven elektrické délce dutiny, tj. vzdálenosti mezi koncovou deskou 45 dutiny 1 a pístem. Aby byly uvedené podmínky zajištěny, je nosič 25 proveden tak, aby bylo možné provést jeho pře196207 stavení vzhledem k ose dutiny rezonátoru a tuto polohu zajistit pomocí šroubu 30, a dále tyč 7 může být posunována v dutině tyče 4, přičemž poloha posledně uvedené tyče se zajišťuje šroubem 6. Koeficient úměrnosti frekvenčně lineárního posunutí tyče 12 je definován mezní hodnotou vlnové délky pracovního tvaru vlny dutinového rezonátoru, rychlostí světla a vzdáleností mezi rovinou vodicí plochy 17 a rpvinou procházející střední čarou osy otáčení 26 kolmo k ose dutiny. Posledně uvedená vzdálenost může být nastavena posunutím konzoly 14 rovnoběžně s podélnou, osou dutiny rezonátoru, přičemž nastavená poloha konzoly může být zajištěna šroubem 31. Při určování koeficientu úměrnosti pro dělení stupnice je vedle uvedeneno nutno vzít v úvahu ještě další parametry, a to stoupání závitu na vřeteni 18 a obloukovou délku stupnice na otočném knoflíku.

Polohováním tyče 7, osy otáčení 26, konzoly 14 a stupnice na otočném knoflíku 20 lze nastavit rezonanční frekvenci dutinového rezonátoru. na předem stanovenou a požadovanou hodnotu nejméně ve třech různých bodech pracovního rozsahu dutinového rezonátoru, čímž se eliminují chyby frekvence, které jinak vyplývají z výrobních tolerancí dutinového rezonátoru a konstrukčních prvků jeho ladění.

U dutinových rezonátorů pracujících s čistě TE nebo čistě TM vlnotvarem lze provedením výše popsaného seřízení a nastavení dosáhnout nejen toho, že chyba frekvence se rovná teoreticky nule v celém ladicím rozsahu, ale dosáhne se také exaktně lineárního vztahu mezi polohou tyče, tj. stupnice s ní spřažené.

Clonka. 35, připojená k prostoru vlnovodu 33 upevněného na koncové desce 34 dutiny rezonátoru a dutina samotná, stejně tak jako vazební smyčka 28 slouží k zavádění nebo odvádění elektromagnetických signálů z dutiny dutinového rezonátoru; je mimo jakoukoliv . pochybnost, že namísto uvedených jednotek lze použít jeden nebo více vazebních prvků o sobě známých.

Namísto zjednodušeného provedení — stupnice nanesené na otočném knoflíku podle znázornění na výkresu obr. 2 — lze použít frekvenční stupnici s digitálním čtením, jejíž náhon je s výhodou odvozen od osy otáčení otočného knoflíku pomocí ozubeného převodu.

Výkres obr. 3 znázorňuje podélný řez oscilátorem se zabudovaným reflexním klystronem jako činným členem obvodu, sloužícího pro buzení oscilací; tento obvod pracuje s TEM základním vlnotvarem podle vynálezu. Při popisování podrobností podle výkresu obr. 3 je popis omezen pouze na detaily, které se liší od uspořádání a provedení vynálezu podle obr. 1.

Uvnitř vnitřního vodiče dutiny 1 je vyroben otvor, a to jednak proto, aby bylo možno provést galvanické připojení jedné z mřížek 38 reflexního klystronu 36 ke svorce vnitřního vodiče 2, a jednak proto, aby bylo možno přivést pracovní napájecí napětí k elektrodové přípojce odrážeče 39 reflexního klystronu ve vnitřním vodiči 2.

Další dutinová mřížka 37 reflexního klystronu 36 je galvanicky připojena k vnějšímu vodiči dutiny. Napětí pro odrážeč reflexního klystronu, urychlovací napětí pro jednotku 40, napětí pro elektrodu (mřížku nebo Wehneltův válec) regulátoru proudu paprsku 41, stejně jako žhavicí napětí pro jednotku 42 je přiváděno z napájecí jednotky 43.

Jak je všeobecně známo, je frekvence oscilací oscilátoru laděného dutinovým rezonátorem v podstatě definována rezonanční frekvencí dutiny.

nosti činného členu obvodu — v tomto případě reflexního klystronu — mají jen malý vliv, takže ladicí charateristiky oscilátoru podle výkresu obr. 3 jsou podobné charakteristikám dutinového rezonátoru uvedeného na výkrese obr. 1. tj. lineárního průběhu s dobrým přiblížením. Odchylka od linearity je způsobena vlivy součinnosti s činným členem obvodu. Tato odchylka může být zcela odstraněna ve třech různých bodech ladicího rozsahu frekvencí použitím stejných přestavitelných konstrukčních elementů, které byly použity pro eliminaci rozdílů, majících původ ve výrobních tolerancích při výrobě dutinového rezonátoru a jeho ladicích konstrukčních prvků.

Oscilátor podle výkresu obr. 3 má obdobně jako dutinový rezonátor na výkrese obr. 1 podle vynálezu držák 25, tyč 7 a stupnici 21, které plní vedle úlohy, která je identická s funkcí odpovídajících konstrukčních prvků dutinového rezonátoru na výkresu obr. 1 ještě a současně úlohu prvků pro aproximaci nuly ve třech bodech, za účelem vyrovnání vlivu součinnosti s činným členem obvodu.

Signální generátor podle našeho vynálezu, pracující s TEM vlnotvarem a laděný dutinovým rezonátorem, se liší od oscilátoru na výkrese obr. 3 v obvodech měření úrovně, ovládání a dělení, jak jsou použity ve vazebních obvodech. Protože řešení uvedených obvodů jsou dobře známá, nejsou v popisu vynálezu uváděny podrobnosti.

U oscilátoru podle výkresu obr. 3 jsou místo reflexního klystronu používány jiné činné členy obvodu, jako polovodiče, například diody „Gunn-diodes“, IMPATT-diodes“, „Barit-diodes“, tranzistory atd., a dále potom místo napájecích a modulačních jednotek, znázorněných na výkrese v obr. 3, jsou použity napájecí a modulační jednotky sloužící pro činnost prvků polovodičových. Tak vzniká oscilátor nebo· signální generátor, který ovšem má stejné vlastnosti, pokud se týká lineárního ladění frekvence jako obdobné zařízení, popsané v souvislosti s výkresem obr. 3.

i 96207 dutiny (1) rezonátorů. a/nebo elektromagnetickou uzavírací rovinou dutiny — měřeno ve směru přímočaré nucené dráhy ladicího élementu — se rovná výsledné teplotní řoztažnosti ladicího prvku, a dále tím, že součinitel výsledné teplotní řoztažnosti frekvenčně lineárního regulačního 'orgánu se rovná součtu součinitelů výsledné teplotní řoztažnosti součástek určujících dvě vzdálenosti, z nichž jednou je vzdálenost dz mezi osou. otáčení (26) konstrukčního elementu (16) á přímkou, rovnoběžnou s nucenou přímočarou dráhou ladicího elementu a proloženou středem otáčení válečku (10) nebo běžce nasazeného na ladicím prvku — měřeno ve směru kolmém, a druhou je vzdálenost dj mezi osou otáčení (26) konstrukčf-lpj

AJ..L1XV CACiiiciiLu au j a jj± iumuu, a u viiuutíZí“ nou s nucenou přímočarou dráhou frekvenčně lineárního'regulačního orgánu a proloženou středem válečku (11) nebo běžce nasazeného na frekvenčně lineárním regulačním orgánu. · .

. 11. Dutinový rezonátor s teplotní kompenzací, pracující s TE a TM základníiň Vl.notvarem, podle kteréhokoliv z bodů 1 až 9, vyznačující se tím, že výsledná teplotní roztažnost součástek, určujících vzdálenost di mezi středem osy otáčení (26) konstrukčního' elementu (16) a koncovou deskou (45) dutiny (1) rezonátorů — měřeno ve směru ' přímočaré nucené dráhy ladicího prvku —se rovná výsledné teplotní řoztažnosti ladicího prvku, a dále tím, že součinitel teplotní řoztažnosti dutiny (1) rezonátorů se rovná součiniteli teplotní řoztažnosti součástek, určujících kolmou vzdálenost dz mezi osou otáčení (26) konstrukčního e^ínentu (16) a přímkou, rovnoběžnou s nucenou dráhou ladicího elementu a proloženou 'středem otáčení válečku (10) nébo běžce nasazeného na' ladicím prvku, a dále tím, že výsledný součinitel teplotní řoztažnosti součástek určujících' vzdálenost dá ^: mezi osou otáčení (26) konstrukčního elementu (16) a osou otáčení válečku (11) nebo běžce nasazeného na frekvenčně lineárním regulačním orgánu konstrukčního elementu, se rovná součiniteli teplotní řoztažnosti dutiny (1) rezonátoru a součiniteli výsledné teplotní roztažnosti součástek, určujících vzdálenost ds mezi přímkou, která je kolmá ke směru nucené přímočaré dráhy ladicího prvku a je proložena osou (26) otáčení konstrukčního elementu- (16 )y a přímkou, která je kolmá ke šměru nucené přímočaré dráhy ladicího prvku a je proložena osoů otáčení válečku (11) nebo běžce nasazeného na konstrukčním elementu. ' listy výkresů

Severogr.fia, n. p., závod 7, Most

198207

Claims (10)

1. Dutinový rezonátor, především teplotně kompenzovaný, s přímočarým laděním frekvence, jehož ladicí prvek se pohybuje po nucené přímočaré dráze, a mikrovlnový obvod s jedním nebo několika dutinovými rezonátor, anebo laděný uvedenými rezonátory, pracující s TEM základním vlnotvarem, vyznačující se tím, že k dutině rezonátoru (lj je připojen alespoň jeden ladicí prvek, sestavený jako celek z konstrukčních dílců, a to výhodně z rozpěrek (4, 5, 7) a aspoň jednoho pístu (3) pro zajištění přímočarého vedení, a posunovatelný po nucené dráze, přičemž prvek má nucenou kinematickou νασΗιι o npimnčorcni voHiru n^nnbnn ( Ί £ 1 w • AiXiUW.V ΟΙΛ V U. <_» j j * J tvořenou na konstrukčním elementu (16) natáčejícím se kolem osy otáčení (26], která je kolmá ke směru pohybu ladicího prvku nebo s další vodicí plochou, která má nucenou kinematickou vazbu s konstrukčním elementem, a to tak, že ladicí prvek je opatřen válečkem (10] nebo běžcem, který se opírá o vodicí plochu, ke které je s výhodou přitlačován předepjatou pružinou (29) a dále ještě opatřen frekvenčně lineárním regulačním orgánem — nejvhodněji tyčí (12) nebo lištou — pohybujícím se po přímočaré nucené dráze a opatřeným válečkem (11) nebo běžcem, který je s výhodou přitlačován předepjatou pružinou (23] k vodicí ploše (15), s níž je nucené kinematicky vázán, a která je vytvořena na konstrukčním elementu nebo s konstrukčním elementem (16) samotným.

2. Dutinový rezonátor, především teplotně kompenzovaný, s přímočarým laděním frekvence, jehož ladicí prvek se pohybuje po nucené přímočaré dráze, a mikrovlnový obvod, mající jeden nebo několik dutinových rezonátorů, anebo laděný uvedenými rezonátory, pracující s vlnotvarem TE nebo TM, vyznačující se tím, že k dutině rezonátoru (1) je připojen alespoň jeden ladicí prvek, sestavený nejlépe jako celek z rozpěrek (4, 7) a alespoň jednoho pístu (3), zajišťujících přímočaré vedení, a posunovaný po nucené dráze, přičemž uvedený prvek má nucenou kinematickou vazbu s přímočarou vodicí plochou (15) vytvořenou na konstrukčním elementu (16), natočitelném kolem osy otáčení (26), která je kolmá ke směru pohybu ladicího prvku nebo s vodicí plochou nucené kinematicky vázanou na konstrukční element (16] a umožňující axiální posunování, přičemž ladicí prvek je opatřen válečkem (10) nebo běžcem, který je — nejlépe působením předepjaté pružiny (29) — přitlačován k vodicí ploše a je dále ještě opatřen frekvenčně lineárním regulačním orgánem, nejlépe tyčí nebo lištou pohyblivou po přímočaré dráze, přičemž tento •orgán je opatřen válečkem (11) nebo běžcem, opřeným o další přímočarou vodicí plochu (17), která je nejlépe kolmá ke směru

VYNALEZU pohybu ladicího prvku -a je vytvořena na konzole (14), která je upevněna ke stěně dutiny (1).

3. Dutinový rezonátor podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že střed osy otáčení . (26) konstrukčního elementu (16), střed otáčení válečku (10) nebo. běžce ladicího prvku a střed otáčení válečku (11) nebo běžce frekvenčně lineárního regulačního orgánu leží v téže přímce, přičemž tato přímka je rovnoběžná s vodicí plochou (15).

4. Dutinový rezonátor podle kteréhokoliv z předcházejících bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že směr pohybu frekvenčně lineárního regulačního orgánu svírá se směrem pohybu ladicího prvku dutinového rezonátoru úhel pravý nebo menší než pravý.

5. Dutinový rezonátor podle kteréhokoliv z bodů 1 až 4, vyznačující se tím, že frekvenčně lineární regulační orgán je opatřen vřetenem (18) se závitem a je spojen se závitovým pouzdrem . (19 j, a že je dále ke vřeteni (18) se závitem nebo k závitovému pouzdru (19), nejlépe prostřednictvím vhodné rozpěrky, připojen otočný knoflík (20) a frekvenční stupnice, která se skládá nejlépe z kotoučů nesoucích číselné údaje.

6. Dutinový rezonátor podle kteréhokoliv z bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že střed otáčení válečku (10) nebo běžce ladicího prvku je konstrukčně řešen tak, aby mohl být přestaven ve směru přímočarého pohybu ladicího prvku, vzhledem k poloze ladicího pístu (3).

7. Dutinový rezonátor podle kteréhokoliv z bodů 1 až 6, vyznačující se tím, že osa otáčení (26) konstrukčního elementu (16) je uložena v držáku (25), který může být přestaven polohově vzhledem k dutině (1) rezonátoru, a to v rovnoběžné rovině, která je určena směrem přímočarého pohybu ladicího prvku a frekvenčně lineárního regulačního orgánu.

8. Dutinový rezonátor podle kteréhokoliv z bodů 1 až 7, vyznačující se tím, že střed válečku (11] nebo běžce nasazeného na frekvenčně lineárním regulačním orgánu může být polohově, vzhledem k pracovní tyči (12), přestavován.

9. Dutinový rezonátor podle kteréhokoliv z hodů 2 až 8, vyznačující se tím, že směr druhé vodicí plochy (17), na níž spočívá a po níž se odvaluje váleček (11) frekvenčně lineárního regulačního orgánu, a která je pevně spojena s dutinou rezonátoru (1), je kolmý ke směru přímočarého pohybu ladicího prvku dutinového rezonátoru.

10. Dutinový rezonátor s teplotní kompenzací, pracující s TEM základním vlnotvarem, podle bodu 1 a kteréhokoliv z bodů 3 až 8, vyznačující se tím, že výsledná teplotní roztažnost součástek, určujících vzdálenost di mezi středem osy otáčení (26) konstrukčního elementu (16) a koncovou deskou (45)