CZ297572B6

CZ297572B6 - Vazební clen pro radiové kmitocty

Info

Publication number: CZ297572B6
Application number: CZ0367397A
Authority: CZ
Inventors: Willins Arthur@John
Original assignee: Racal-Mesl Limited
Priority date: 1995-05-22
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 2007-02-07
Also published as: EP0827637A1; AU5771496A; CA2221932C; ES2139355T3; CZ367397A3; EP0827637B1; WO1996037921A1; DE69605111T2; DE69605111D1; US6018279A; GB9510829D0; CA2221932A1

Abstract

Radiofrekvencní RF vazební clen pro prenos radiofrekvencního RF výkonu mezi prvním obvodem na rotacní hrídeli (11) s rotacní osou (x - x) a druhým obvodem, vzhledem k nemuz je tato hrídel (11) rotacne usporádána, obsahující první radiofrekvencní RF prenosové vedení (20) usporádané pro rotování s rotacní hrídelí (11) kolem rotacní osy (x - x) a propripojení k prvnímu obvodu, a druhé radiofrekvencní RF prenosové vedení (30) vuci kterému je první prenosové vedení (20) usporádáno rotacne a je pripojitelné k druhému obvodu, pricemz první radiofrekvencní RF prenosové vedení (20) sestává z první elektricky vodivé dráhy (21, 21') a druhé radiofrekvencní RF prenosové vedení sestává z druhé elektricky vodivé dráhy (31, 31'), kde první dráha (21, 21') a druhá dráha (31, 31') jsou usporádány koaxiálne kolem rotacní osy (x - x) rotacní hrídele (11) a jsou usporádány jako vzájemne se presahující provytvorení vazby mezi prvním a druhým radiofrekvencním RF prenosovým vedením (20, 30). Kazdá elektricky vodivá dráha (21, 31, 21', 31') je opatrena sterbinou (G.sub.1.n., G.sub.2.n.) tvorící na této dráze dvojice portu (P.sub.1.n., P.sub.3.n., P.sub.2.n., P.sub.4.n.), kde jeden tento port je pripojitelný k okruhu príslusnému obvodu a druhý port je ukoncen pro odrazení radiofrekvencního výkonu. V jiném provedení jsou uvedené dve dráhy (21, 31) umísteny na koaxiálních pouzdrech. Uvedený RF vazebníclen je pouzit k prenosu RF výkonu z prvého obvodu na hrídeli do druhého obvodu, vzhledem k nemuz hrídel rotuje. Popsán je rovnez laditelný úzkopásmový filtr.

Description

Vazební člen pro radiové kmitočty

Oblast techniky

Vynález se týká vazebního členu pro radiové kmitočty (RF) a zejména, ale ne výhradně, radiofrekvenčního RF vazebního členu pro přenos radiofrekvenčního RF výkonu mezi prvním obvodem umístěným na rotačním hřídeli a druhým obvodem, vzhledem k němuž může tento hřídel rotovat. Vynález se rovněž týká laditelného úzkopásmového filtru.

Dosavadní stav techniky

Zveřejněná mezinárodní patentová přihláška PCT/GB91/00328 popisuje přístroj pro měření dynamického momentu rotačního hřídele. Tento přístroj zahrnuje měnič s povrchovou akustickou vlnou (SAW) umístěný na uvedeném hřídeli, a pro účinný přenos RF výkonu mezi měničem a vyhodnocovacími obvody nerotujícími s hřídeli vyžaduje vazební prostředky.

Podstata vynálezu

Radiofrekvenční RF vazební člen podle vynálezu je určen pro přenos radiofrekvenčního RF výkonu mezi prvním obvodem na rotační hřídeli s rotační osou a druhým obvodem, vzhledem k němuž může tato hřídel rotovat, obsahující první radiofrekvenční RF přenosové vedení uspořádané pro rotování s rotační hřídelí kolem rotační osy a pro připojení k prvnímu obvodu, a druhé radiofrekvenční RF přenosové vedení vůči kterému je první přenosové vedení uspořádáno rotačně a je připojitelné k druhému obvodu, přičemž první radiofrekvenční RF přenosové vedení sestává z první elektricky vodivé dráhy a druhé radiofrekvenční RF přenosové vedení sestává z druhé elektricky vodivé dráhy, kde první dráha a druhá dráha jsou uspořádány koaxiálně kolem rotační osy rotační hřídele a jsou uspořádány jako vzájemně se přesahující pro vytvoření vazby mezi prvním a druhým radiofrekvenčním RF přenosovým vedením. Podstatou vynálezu je, že elektricky vodivá dráha příslušného radiofrekvenčního RF přenosového vedení jsou opatřena štěrbinou, která tvoří na této dráze dvojice portů a kde jeden tento port je připojitelný k okruhu příslušnému obvodu, zatímco druhý port je uzemněn pro odražení radiofrekvenčního výkonu.

Podle dalšího aspektu předkládaného vynálezu je zde popsán vazební člen pro radiové kmitočty (RF), jehož elektricky vodivé dráhy jsou opatřeny periodické zvlněním kolem osy rotace a toto zvlnění je tvořeno celistvým počtem n segmentů svírajících vůči ose rotace úhel a štěrbina a porty je vytvořena v jednom z těchto segmentů.

Podle jiného aspektu tohoto vynálezu je vytvořen ůzkopásmový filtr laditelný na požadovaný kmitočet v rozmezí určeného kmitočtového pásma, zahrnující první radiofrekvenční RF přenosové vedení a druhé radiofrekvenční RF přenosové vedení, kde první radiofrekvenční RF přenosové vedení a druhé radiofrekvenční RF přenosové vedení obsahují první a druhé elektricky vodivé dráhy uspořádané koaxiálně kolem rotační osy a které se v podstatě vzájemně radiálně přesahují pro vytvoření vazby mezi prvním a druhým radiofrekvenčním RF přenosovým vedením. Každá elektrická vodivá dráha je opatřena štěrbinou, tvořící dvojice portů na těchto drahách, kde jeden z těchto portů je připojitelný ke vstupu nebo výstupu úzkopásmového filtru a druhý z těchto portů je uzemněn pro odražení radiofrekvenčního výkonu, a první a druhá elektrická dráha jsou vůči sobě rotačně uspořádány kolem rotační osy pro ladění filtru na požadovaný kmitočet.

Podle ještě jiného aspektu tohoto vynálezu je vytvořen radiofrekvenční RF vazební člen obsahující první radiofrekvenční RF přenosové vedení uspořádané na rotační hřídeli s rotační osou (x-x) a druhé radiofrekvenční RF přenosové vedení, vůči kterému je první radiofrekvenční RF přeno

-1 CZ 297572 B6 sové vedení otočné, a kde první a druhé radiofrekvenční RF přenosové vedení obsahuje první a druhou elektricky vodivou dráhu, které jsou uspořádány koaxiálně kolem rotační osy (x-x) rotačního hřídele a navzájem se v podstatě přesahují. Každá elektricky vodivá dráha je opatřena štěrbinou tvořící na dráze dvojici portů, kde jeden z ortů je uzemněn pro odražení radiofrekvenčního RF výkonu, a každá dráha je opatřena periodickým zvlněním kolem rotační osy, kde toto zvlnění je tvořeno celistvým počtem n segmentů, z nichž každý svírá úhel A= 360% při ose rotace, přičemž štěrbina je vytvořena v jednom z těchto segmentů.

Uvedené elektricky vodivé dráhy, první a druhá, mohou obsahovat souvislé elektricky vodivé vrstvy nebo filmy vytvořené vhodnou nanášecí technologií, jako je např. sítotisk nebo elektrodepozice. Alternativně mohou být dráhy vysoustruženy nebo vinuty z drátu.

Přehled obrázků na výkresech

Provedení podle předkládaného vynálezu bude nyní popsáno výhradně například ve spojení s doprovodnými výkresy, kde:

obr. 1 představuje podélný řez jedním provedením vazebního členu podle vynálezu;

obr. 2 představuje podélný řez dalším provedením vazebního členu podle vynálezu;

obr. 3 je zjednodušené znázornění drah vedení vazebních členů vyobrazených na obr. 1 a 2;

obr. 4 je schematické znázornění přenosových vedení 20, 30 z obr. 3;

obr. 5 je sjednocené schéma přenosových vedení znázorněných na obr. 4;

obr. 6 ukazuje odezvu vazebního členu pro vazební člen útlumu 3 dB s délkou vedení Θ = π/2;

obr. 7 ukazuje odezvu vazebního členu pro vazební člen útlumu 3 dB se zkrácenou délkou vedení;

obr. 8 ukazuje odezvu vazebního členu pro vazební člen útlumu 4 dB se zkrácenou délkou vedení;

obr. 9 představuje alternativní tvar dráhy použitelný v rotačním vazebním členu podle vynálezu;

obr. 10(a) až 10(c) znázorňují různé průběhy modulace získané při použití drah ve tvaru podle obr. 9;

obr. 11 (a) a 1 l(b) ukazuje polohu nul v odezvě vazebního členu pro dvě různé velikosti úhlu natočení; a obr. 12 představuje laditelný úzkopásmový filtr.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 a 2 jsou znázorněna dvě provedení vazebního členu podle předkládaného vynálezu.

V každém z těchto provedení se požaduje, aby vazební člen přenášel radiofrekvenční RF výkon mezi prvním radiofrekvenčním RF obvodem (není na obrázcích zakreslen) umístěným na rotačním hřídeli 11 a druhým radiofrekvenčním RF obvodem (rovněž není vyobrazen), vůči němuž může hřídel 11 rotovat. Vazební člen obsahuje dvě navzájem vázaná přenosová vedení 20, 30. První přenosové vedení 20 je umístěno na rotační hřídeli 11 se kterou rotuje, zatímco druhé přenosové vedení 30 je umístěno na ložisku 12 a je pevné, koaxiální.

V provedení podle obr. 1 každé ze dvou přenosových vedení 20, 30 sestává z obloukovité, první elektricky vodivé dráhy 21, resp. druhé elektricky vodivé dráhy 31 a první zemnicí plochy 22, resp. druhé zemnicí plochy 32, které jsou uspořádány na protilehlých stranách prstencovité desky

-2CZ 297572 Β6 se svými elektrickými obvody 23, 33. První elektrický obvod 23 je připevněn k otáčivé hřídeli 11 a druhý elektrický obvod 33 je připevněn k ložisku _I2· Oba elektrické obvody 23, 33 jsou sestaveny tak, že obě elektricky vodivé dráhy 21, 31 a obě zemnicí plochy 22, 32 leží ve vzájemně paralelních rovinách, kolmých k ose rotace x-x hřídele 11, s příslušnými elektricky vodivými dráhami 21, 31 proti sobě uvnitř sestavy. Obě elektricky vodivé dráhy 21, 31 jsou od sebe odděleny první dielektrickou rozpěrkou 34- Alternativně mohou být elektricky vodivé dráhy 21, 31 odděleny vzduchovou mezerou. Každá z nich má tvar prstence s úzkou štěrbinou definující přerušení prstence. Štěrbiny nejsou vyobrazeny na obr. 1, ale jsou nejlépe patrné na zjednodušeném znázornění těchto elektricky vodivých drah 21, 31 na obr. 3, kde jsou označeny vztahovými značkami mi G| resp. G?. Protilehlé konce první elektricky vodivé dráhy 21 tvoří dvojici zakončení dráhy a definují porty (přípojná místa) P| a P₄ na prvním přenosovém vedení 20. Obdobně protilehlé konce druhé elektricky vodivé dráhy 31 tvoří dvojici zakončení této elektricky vodivé dráhy 31 a definují porty £2, P₄ na druhém přenosovém vedení 30. V tomto provedení jsou porty Pi a P₄ připojeny vzhledem k uvedenému pořadí k prvnímu a druhému RF obvodu vodiči E, a. L₄, zatímco porty P? a P₄ jsou oba spojeny nakrátko přes příslušné elektrické obvody 23, 33 a vodiče L2, L3. Alternativně mohou být porty P? a P₃ rozpojeny. Elektricky vodivé dráhy 21, 31 mají stejné poloměry a jsou uspořádány koaxiálně kose rotace x-x hřídele 11. Vzhledem ktomu dráhy v podstatě zůstávají navzájem v příčném přesahu během celé otáčky hřídele. Vazba mezi oběma přenosovými vedeními 20, 30 závisí mezi jiným na radiální šířce w, axiální mezeře s a stupni přesahu příslušných elektricky vodivých drah 21,31.

Provedení podle obr. 2 má odlišnou geometrii. V tomto případě jsou rotační hřídel 11 a pevně a koaxiálně uspořádané ložisko 12 opatřeny těsnými válcovitými dielektrickými pouzdry 35, 36. První elektricky vodivá dráha 21 se nachází na vnějším povrchu pouzdra 35, druhá elektricky vodivá dráha 31 se nachází na vnitřním povrchu pouzdra 36, a elektricky vodivé dráhy 21, 31 jsou od sebe odděleny válcovitou dielektrickou rozpěrkou 37 nebo alternativně vzduchovou mezerou. Elektricky vodivé dráhy 21, 31 mají tvar koaxiálních válců. Avšak stejně jako v provedení podle obr. 1, každá elektricky vodivá dráha 21,31 má úzkou štěrbinu vytvářející přerušení ve stěně válce a tvořící dvojici jejího zakončení. Opět protilehlé konce první elektricky vodivé dráhy 21 definují porty P| a P₄ na prvním přenosovém vedení 20 a protilehlé konce druhé elektricky vodivé dráhy 31 definují porty P? a P₄ na druhém přenosovém vedení 30. Obě elektricky vodivé dráhy 21, 31 mají stejnou axiální šířku w a jsou paralelní v axiálním směru. Vzhledem ktomu v podstatě zůstávají navzájem v axiálním (podélném) přesahu během celé otáčky hřídele _H. U tohoto provedení jsou zemnící plochy tvořeny vnějším povrchem hřídele 11 a vnitřním povrchem ložiska 12, a tyto součásti jsou tak samy (konstrukčně) spojeny nakrátko.

Z hlediska funkce jsou provedeny popsaná v souvislosti s obr. 1 a 2 stejná. Avšak provedení podle obr. 1 je upřednostňováno při radiální interakci mezi otáčivým hřídelí 11 a ložiskem 12, zatímco provedení podle obr. 2 je upřednostňováno při axiální interakci mezi uvedenými součástmi.

Z analýzy na základě teorie vázaných přenosových vedení vyplývá, že se odezva vazebního členu může při rotaci hřídele 11 měnit, a je ovšem žádoucí, aby změny byly co nejmenší. Na obr. 3 je zjednodušené znázornění RF vazebních členů popisovaných ve vztahu k obr. 1 a 2. Jak již bylo výše uvedeno, každé z obou přenosových vedení 20, 30 má úzkou štěrbinu G_b G? tvořící dvojici zakončení. Jak ukazuje obr. 3, štěrbiny G_b G? leží na ramenech úhlu Ψ s vrcholem na rotační ose x-x. Velikost Ψ se při rotaci hřídele 11 bude ovšem měnit. Následná analýza bere v úvahu RF výkon jevící se na rozhraní představovaném výše uvedeným zakončením.

Obr. 4 je velmi schematické znázornění prvního přenosového vedení 20 i druhého přenosového vedení 30 z obr. 3. V tomto znázornění je každý z obou přenosových vedení 20, 30 rozděleno do dvou odlišných sekcí; do sekce 1 spadá oblast uvnitř úhlu ψ a do sekce II oblast příslušná k doplňkovému úhlu, (360°-Ψ). Tyto sekce I a II mají příslušné délky vedení φ resp. 0 -φ. Zde je Θ délka vedení vyjádřená v radiánech, která odpovídá celkové délce 1 každého z obou přenosových vedení 20, 30 a je definována výrazem

-3 CZ 297572 Β6 (1) θ = (2π/λ) 1 kde λ je vlnová délka radiofrekvenčních RF vln šířících se vazebním členem. Podobně φ je délka vedení, opět vyjádřená v radiánech, odpovídající sekci přenosového vedení příslušné úhlu Ψ, zatímco θ-φ je délka vedení odpovídající sekci příslušné úhlu (360°-Ψ). Pro ilustraci, je-li θ = π/2 a Ψ= 180°, pak délky φ a θ - φ jsou obě roviny π/4. Rovněž podle obr. 4, ί(φ) a t (θ-φ) jsou koeficienty reprezentující přenášený radiofrekvenční RF výkon v příslušných sekcích I resp. II přenosového vedení, zatímco ρ(φ) a ρ(θ-φ) jsou koeficienty reprezentující odražený výkon ve výše uvedených sekcích přenosového vedení. Velikosti těchto koeficientů závisí na úhlu natočení a ovlivňují velikost vazby mezi uvedenými dvěma přenosovými vedeními 20, 30.

Obr. 5 je sjednocené schéma obou přenosových vedení 20, 30 odvozené z obr. 4 a znázorňuje koeficienty odpovídající výslednému radiofrekvenčnímu RF výkonu přenášenému mezi různými dvojicemi portů. Ze znázorněného schématu lze určit koeficient S₄j, představující RF výkon přenášený mezi porty P_t a P₄, který je dán výrazem

Vyjádřeno obecně,

S₄₁ == 2(ρ(φ)1(θ-Ηφ)+ί(φ)ρ(ΘΗ))) . (ΐ(φ)1(θ-φ)+ρ(θ-<|>)) (2) (3) (4)

1-p² e-^J2í kde α=φ nebo θ-φ, e ^J° je fázová složka šíření vln v přenosových Z_oe vázaných přenosových vedení, daný výrazem

Zoe ~ Zo

P - ------------Zoe T Z_o (5) kde Z_o je charakteristická impedance systému (předpokládá se 50, i když mohou být užity jiné velikosti charakteristické impedance). Lze ukázat, že oba vazební členy popsané podle obr. 1 a 2 mají charakteristickou impendaci Z_oe danou výrazem

-4CZ 297572 B6

188.3	í	w/b ] ^x
<7 — ... .	I	......... i V > η Λ Λ1 1 I	(6)
^uoe	1	• ’ U Ί Ί 1 J ]
Ve		1 - s/b J

kde ε je dielektrická konstanta, w, b a smají význam přiřazený jim podle výše uvedených vyobrazení,

Γ í } í Ί1 a k = 1/π I ln Ib / (b - s)l+ls/( b - s)l ln (b / s) I(7)

LI JV )J

Zkombinováním výše uvedených rovnic (2) - (7) koeficient přenosu (S41) a tedy i odezva vazebního členu může být určena pro celou otáčku rotační hřídele 11, tj. pro velikosti Ψ v rozmezí od 0 do 360°. Pro ilustraci lze toto určení provést pomocí parametrů odvozených od standardního hybridního vazebního členu útlumu 3 dB s pevnými přenosovými vedeními, kde θ = π/2 a 1t(0) | = | p(0) | porovnáním rovnic (3) a (4) a aplikací rovnice (5) při požadavku | ΐ(θ) | = | p(0) | vyplývá koeficient odrazu p = 0,414, odpovídající charakteristické impedanci Z_oe = 120,7Ω (za předpokladu, že Z_o - 50Ω).

Obr. 6 je výsledná odezva vazebního členu. Ta ukazuje, že je-li Ψ = 0 resp. 360°, tj. jsou-li zakončení vedení v jedné přímce, je vazební člen prakticky bezeztrátový. Avšak srůstem Ψ se vazba mezi přenosovými vedeními progresivně zhoršuje a odezva klesá, až dosáhne minima -4dB přiT= 180°.

Je překvapivým zjištěním, že odezvu vazebního členu lze podstatně zlepšit, jestliže se délka vedení Θ vůči standardní hodnotě π/2 zkrátí. Konkrétně, pro vazební člen útlumu 3 dB byla nalezena optimální délka vedení pouze 62 % standardní délky. Na obr. 7 je odezva takto zlepšeného vazebního členu, která není nikdy horší než -0,16 dB. Alternativně mohou být použity, vzhledem k periodickému charakteru kmitočtové odezvy vazebních členů obecně, větší délky vedení, a to délky s periodou π. Takže obecně se optimální délka vedení bude lišit od hodnoty (η+1/2)π, kde n je celé číslo.

Je nutno si ovšem uvědomit, že v nějaké alternativní realizaci předkládaného vynálezu může mít vazební člen přenosová vedení vázaná více či méně těsně, než v případě výše uvedeného vazebního členu s útlumem 3 dB.

Méně těsně vázaná přenosová vedení připadají v úvahu tam, kde výrobní tolerance nedovolují velmi malou mezeru s mezi dráhami přenosového vedení. Pro vazební člen útlumu 4 dB byla shledána optimální délka vedení 93 % standardní hodnoty π/2. Jak je ukázáno na obr. 8, tento vazební člen má stále ještě dobrou odezvu, která neklesne pod 0,37 dB.

Obecně platí, že vazební členy svolně vázanými přenosovými vedeními mají nižší charakteristické impedance Z_oe. Avšak pro velikosti Z_oe < 97,7 Ω není optimalizace délky vedení na odlišnou velikost od standardní délky možná, protože zde optimální výsledek odpovídá vždy standardní délce. Přesto pro vazební člen s charakteristickou impedancí Z^ = 97,7 Ω je odchylka odezvy v závislosti na úhlu natočení stále ještě maximálně 0,47 dB.

V provedení podle obr. 1 má každá elektricky vodivá dráha 21, 31 tvar prstence. V jiném provedení podle obr. 9 je každá dráha sestavená hvězdicovitě z celistvého počtu n identických seg

-5CZ 297572 B6 mentu, kde každý segment odpovídá úhlu Δ = 360°/n. Obě elektricky vodivé dráhy 21, 31 jsou stejné, takže jestliže úhel natočení Ψ = 0° neboje celistvým násobkem (tj. Ψ = kA), dokonce se překrývají a mají optimální vazbu. Jakmile se úhel natočení Ψ od této velikosti odchýlí, míra překrytí elektricky vodivých drah 21, 31 a tím také vazba mezi nimi se zmenšuje a dosáhne minima při úhlu natočení Ψ rovném k+1/2 násobku úhlu Δ (tj. Ψ = (k+1 /2)Δ). V tomto uspořádání bude odezva vazebního členu modulována kmitočtem n cyklů pro každou otáčku rotačního hřídele 11 a tím se stává mírou úhlu natočení Ψ.

Tvar modulační křivky závisí na tvaru segmentů elektricky vodivých drah 21, 31. Obr. 10 (a) ukazuje tvar modulační křivky odvozené pro trojúhelníkovité segmenty podle obr. 9. Na obr. 10(b) je hladší modulační křivka získaná s poměrně mělkými trojúhelníkovitými segmenty a na obr. 10(c) je modulační křivka získaná s drážkovaným, tj. čtvercovým či obdélníkovým profilem, a v tomto případě je modulována amplituda i fáze.

Další provedení vynálezu má dvě soustavy elektricky vodivých drah 21,31,21', 3Γ. Jedna z nich je v každé soustavě umístěna na rotačním hřídeli 11 a druhý z nich je v každé soustavě umístěna na pevném ložisku 12. Vstup a výstup vazebního členu jsou připojeny k elektricky vodivým drahám 2f, 31, které jsou buď obě umístěny na rotačním hřídeli 11, nebo obě umístěny na ložisku 12, a zbývající dvě elektricky vodivé dráhy 2Γ, 3Γ, jsou elektricky propojeny mezi sebou.

V tomto uspořádání je RF výkon přenášen ze vstupu na výstup elektricky propojenými dráhami.

V jedné variantě tohoto provedení jsou elektricky vodivé dráhy 21, 31 v jedné soustavě hvězdicovité, jak již bylo popsáno výše, zatímco elektricky vodivé dráhy 21', 31' druhé soustavy jsou prstencovité podle obr. 1. Jak bylo popsáno ve vztahu kobr. 9 a 10, tento vazební člen má modulovaný výstup poskytující míru úhlu otočení rotačního hřídele. U této varianty jsou však vstup a výstup buď oba na rotačním hřídeli 11, nebo oba na ložisku 12, což při některých aplikacích může být výhodné.

V jiné variantě provedení jsou obě soustavy elektricky vodivých drah 21, 31; 21', 31' hvězdicovité. Soustavy jsou identické, ale elektricky vodivé dráhy 21, 31 jedné soustavy jsou lehce excentrické vůči elektricky vodivým drahám 21', 31' druhé soustavy vzhledem k rotační ose x-X hřídele FL V tomto uspořádání je výstup vazebního členu tvořen dvěma modulovanými signály, každý tvar podle obr. 10(a) až 10(c). Za předpokladu, že úhlová odchylka mezi zmíněnými dvěma soustavami elektricky vodivých drah 21, 31; 21', 3Γ není rovnaΔ/2, vzájemné fáze těchto modulovaných signálů indikují smysl rotace hřídele, optimální úhlová odchylka je přitom Δ/4.

Bylo zjištěno, že odezva výše uvedeného vazebního členu má v daném rozmezí hodnot délky vedení Θ a úhlu natočení Ψ ostrý zářez, a tátu nula v odezvě je zvláště výrazná, je-li vazba relativně těsná. Mění-li se úhel natočení Ψ v rozmezí od minima T,™ do maxima T_max, posunuje se nula plynule z maximální délky 9,_nax k minimální délce 9_min. Obr. 11 (a) a 11 (b) znázorňují, jak se poloha zářezu posouvá z vyšší hodnoty 9j k nižší hodnotě θ₂, mění-li se úhel natočení Ψ z 90 ke 180° u vazebního členu s charakteristickou impedancí Z_oe = 180Ω. Obecně bylo pozorováno, že zatímco je T_m,_n >0°, T_max = 180°.

Poněvadž velikost Θ je úměrná kmitočtu, lze v alternativní aplikaci použít vazebního členu jako úzkopásmového filtru, který lze ladit v kmitočtovém pásmu definovaném horní a dolní mezí, T_max a Ψ_ιηπι, jednoduše změnou úhlu natočení Ψ.

Úzkopásmový filtr na základě provedení podle obr. 1 a 2 má nevýhodu v tom, že vstup do filtru a výstup z filtru musí vůči sobě rotovat, což pro některé aplikace není použitelné.

Obr. 12 ukazuje jiné provedení laditelného úzkopásmového filtru, kde vstupní a výstupní svorky I, O filtru nemusí vůči sobě rotovat. V tomto provedení má filtr čtyři obvodové desky Cj, Cj, Ca, C₄. Každá z nich má svou prstencovou elektricky vodivou dráhu 41, 42, 43, 44 výše popsaného tvaru a každá z nich má dvojici zakončení. První obvodová deska Cj a čtvrtá obvodová deska C₄

-6CZ 297572 B6 jsou upevněny ve vzájemné rozteči objímkou 45 a příslušným upínacím prvkem 46. Druhá obvodová deska C? a třetí obvodová deska C.₃, které jsou umístěny mezi první obvodovou deskou Ci a čtvrtou obvodovou deskou C₄, jsou rovněž vzájemně upevněny a jsou otočně vzhledem k těmto deskám kolem osy Y-Y. První obvodová deska C, je od druhé obvodové desky C? oddělena dru5 hou dielektrickou rozpěrkou 47 a třetí obvodová deska C₃ je od čtvrté obvodové desky C₄ oddělena třetí dielektrickou rozpěrkou 48. Všechny obvodové desky C|, C₂, C₃, C₄ jsou uspořádány koaxiálně, paralelně vůči sobě tak, že jejich příslušné dvojice prstencových elektricky vodivých drah 41, 42; 43, 44 se přesahují v příčném směru. Druhá dráha 42 a třetí dráha 43 na druhé obvodové desce C? a na třetí obvodové desce C₃ jsou elektricky propojeny. Vstupní a výstupní svorky ίο I, O jsou umístěny na téže druhé obvodové desce CS, přičemž vstupní svorky I jsou připojeny k první prstencové elektricky vodivé dráze 41 a výstupní svorky O jsou připojeny ke čtvrté prstencové elektricky vodivé dráze 44 spojovacím členem 49. Jsou-li všechny čtyři prstencové elektricky vodivé dráhy 41, 42, 43, 44 stejně dlouhé a jejich odpovídající zakončení jsou vůči sobě v jedné přímce, bude odezva filtru vykazovat jediný, poměrně ostrý zářez (jak ukazují obr. 9(a) a 15 9(b)), který lze ladit na žádaný kmitočet otáčení propojené druhé obvodové desky C₂ a třetí obvodové desky C₃ vůči první obvodové desce C| a čtvrté obvodové desce C₄. Mají-li naopak příslušné dvojice uvedených čtyř prstencových elektricky vodivých drah 41, 42; 43, 44 rozdílné délky a/nebo nejsou-li odpovídající zakončení druhé prstencové elektricky vodivé dráhy 42 a třetí prstencové elektricky vodivé dráhy 43 a/nebo první prstencové elektricky vodivé dráhy 41 a 20 čtvrté prstencové elektricky vodivé dráhy 44 v jedné přímce, odezva filtru bude vykazovat dva výrazné výřezy anebo jeden poměrně široký zářez, jsou-li rozdíly délek drah a/nebo rozdíly v odchylkách jejich zakončení malé.

Podobné uspořádání se předpokládá i u filtru s násobnými koaxiálními válcovitými drahami na 25 základě provedení podle obr. 2.

V provedení uvedených výše jsou zakončení tvořena štěrbinami v elektricky vodivých drahých. Alternativně mohou být použity i souvislé, nepřerušované dráhy. V takovém případě jediný přívod ke každé dráhy tvoří společné zakončení této dráhy, takže dvojice portů Pi; P3; P₂, P₄ rovněž 30 splývají.

Příklady použití

Z předchozího popisu je zřejmé, že využití uvedeného vazebního členu je skutečně mnohostranné. Jednak lze tento vazební člen využít k přenosu radiofrekvenčního RF výkonu mezi pevnými a rotujícími obvody a realizaci optimální vazby při všech úhlech natočení. Při jiném využití poskytuje tento vazební člen mezi úhlu natočení a při ještě jiném využití tvoří laditelný úzkopásmový filtr s pevnými nebo vzájemně natáčivými vstupními a výstupními svorkami.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Radiofrekvenční RF vazební člen pro přenos radiofrekvenčního RF výkonu mezi prvním obvodem na rotační hřídeli (11) s rotační osou (x-x) a druhým obvodem, vzhledem k němuž je tato rotační hřídel (11) rotačně uspořádána, obsahující první radiofrekvenční RF přenosové vedení (20) uspořádané pro rotaci s rotační hřídelí (11) kolem rotační osy (x - x) a pro připojení k prvnímu obvodu, a druhé radiofrekvenční RF přenosové vedení (30), vůči kterému je první přenosové vedení (20) uspořádáno rotačně a je připojitelné k druhému obvodu, přičemž první radiofrekvenční RF přenosové vedení (20) sestává z první elektricky vodivé dráhy (21, 2Γ) a druhé radiofrekvenční RF přenosové vedení sestává z druhé elektricky vodivé dráhy (31, 31'), kde první elektricky vodivá dráha (21, 21') a druhá elektricky vodivá dráha (31, 31') jsou uspořádány koaxiálně kolem rotační osy (x - x) rotační hřídele (11) a jsou uspořádány jako vzájemně se přesahující pro vytvoření vazby mezi prvním a druhým radiofrekvenčním RF přenosovým vedením (20, 30), vyznačuj ící se tím, že každá elektricky vodivá dráha (21, 31,21', 31') je opatřena štěrbinou (Gj, G₂), tvořící na této dráze dvojice portů (P_b P₃, P₂, P₄), přičemž jeden tento port je připojitelný k okruhu příslušnému obvodu a druhý port je ukončen pro odražení radiofrekvenčního výkonu.
2. Vazební člen podle nároku 1, vyznačující se tím, že první i druhá elektricky vodivá dráha (21, 31) jsou uspořádány v paralelních rovinách kolmých k rotační ose (x - x) rotačního hřídele (11) a jsou ve vzájemném radiálním přesahu.
3. Vazební člen podle nároku 2, vyznačující se tím, že první i druhá elektricky vodivá dráha (21,31) jsou prstencovitého tvaru.
4. Vazební člen podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že každá elektricky vodivá dráha (21, 31) má v podstatě periodické zvlnění kolem rotační osy (x - x), kde toto zvlnění je vytvořeno z celistvého počtu n segmentů, z nichž každý odpovídá úhlu Δ = 360% při rotační ose (x - x), přičemž štěrbina (G;, G₂) je vytvořena v jednom z těchto segmentů.
5. Vazební člen podle kteréhokoliv z nároků 2 až 4, vy zn a č u j í c í se tím, že první elektricky vodivá dráha (21) je uspořádána na prvním elektrickém obvodu (23) připevněném k rotační hřídeli (11) a druhá elektricky vodivá dráha (31) je uspořádána na druhém elektrickém obvodu (33), vzhledem ke kterému je první elektrický obvod (23) uspořádán rotačně.
6. Vazební člen podle nároku 5, vyznačující se tím, že první radiofrekvenční RF přenosové vedení (20) obsahuje první zemnicí plochu (22) uspořádanou na jedné straně prvního elektrického obvodu (23) a první elektricky vodivou dráhu (21) uspořádanou na protilehlé straně tohoto prvního elektrického obvodu (23), zatímco druhé radiofrekvenční RF přenosové vedení (30) obsahuje druhou zemnicí plochu (32) uspořádanou na jedné straně druhého elektrického obvodu (33) a druhou elektricky vodivou dráhu (31) uspořádanou na protilehlé straně tohoto druhého elektrického obvodu (33).
7. Vazební člen podle kteréhokoliv z nároků 2až 6, vyznačující se tím, že první a druhá elektricky vodivá dráha (21, 31) jsou od sebe odděleny první dielektrickou rozpěrkou (34).
8. Vazební člen podle nároku 1, vy z n a č uj í c í se tím, že první a druhá elektricky vodivá dráha (21', 31') jsou uspořádány ve vzájemném axiálním přesahu.
9. Vazební člen podle nároku 8, v y z n a č uj í c í se tím, že první a druhá elektricky vodivá dráha (21', 31') jsou v podstatě válcovité.

-8CZ 297572 B6
10. Vazební člen podle nároku 8 nebo 9, vy z n a č uj í c í se t í m , že k rotační hřídeli (11) je upevněno první dielektrické válcovité pouzdro (35), kolem kterého je koaxiálně uspořádáno druhé dielektrické válcovité pouzdro (36), přičemž první dielektrické válcovité pouzdro (35) je vůči druhému dielektrickému válcovitému pouzdru (36) uspořádáno rotačně a první a druhá elektricky vodivá dráha (21', 3 Γ) jsou uspořádány příslušně na vnějším a vnitřním povrchu prvního a druhého dielektrického válcovitého pouzdra (35, 36).
11. Vazební člen podle kteréhokoli z nároků 8až 10, vyznačující se t í m , že první a druhá elektricky vodivá dráha (21', 3 Γ) jsou od sebe odděleny válcovitou dielektrickou rozpěrkou (37).
12. Vazební člen podle kteréhokoliv z nároků 1 až 11,vyznačující se tím, že první a druhá elektricky vodivá dráha (2Γ, 3 Γ) mají délku Θ odlišnou od (η + 1/2)π, kde n je celé číslo 0, 1,2 3 atd.
13. Vazební člen podle nároku 12, vyznačující se tím, že první a druhé radiofrekvenční RF přenosové vedení (20, 30) jsou vytvořeny jako vazební člen útlumu 3 dB.
14 Vazební člen podle nároku 12 nebo 13, vyznačující se tím, že délka Θ je 0,62 (π/2).
15. Úzkopásmový filtr laditelný na požadovaný kmitočet v rozmezí určeného kmitočtového pásma, zahrnující první radiofrekvenční RF přenosové vedení (20) a druhé radiofrekvenční RF přenosové vedení (30), kde první radiofrekvenční RF přenosové vedení (20) a druhé radiofrekvenční RF přenosové vedení (30) obsahují první a druhé elektricky vodiví dráhy (21,31, 21', 31') uspořádané koaxiálně kolem rotační osy (x - x) a vzájemně se v podstatě přesahují pro vytvoření vazby mezi prvním a druhým radiofrekvenčním RF přenosovým vedením (20, 30), vyznačující se tí m , že každá elektricky vodivá dráha (21, 31, 21', 31') je opatřena štěrbinou (Gi, Gt), tvořící dvojice portů (Pí, P₃, P?, P4) na těchto drahách, přičemž jeden z těchto portů je připojitelný ke vstupu nebo výstupu úzkopásmového filtru a druhý z těchto portů je ukončen pro odrážení radiofrekvenčního výkonu a první a druhá elektricky vodivá dráha (21, 31, 21', 31') jsou vůči sobě uspořádány rotačně kolem rotační osy (x - x) pro ladění filtru na požadovaný kmitočet.
16. Úzkopásmový filtr podle nároku 15, vyznačující se tím, že první a druhá elektricky vodivá dráha (21, 31) jsou uspořádány v paralelních rovinách kolmých na rotační osu (x - x) a navzájem se radiálně přesahují.
17. Úzkopásmový filtr podle nároku 16, vyznačující se tím, že první a druhá elektricky vodivá dráha (21,31) jsou prstencovitého tvaru.
18. Úzkopásmový filtr podle nároku 16 nebo 17, v y z n a č uj í c í se tím, že první elektricky vodivá dráha (21) je uspořádána na prvním elektrickém obvodu (23) a druhá elektricky vodivá dráha (31) je uspořádána na druhém elektrickém obvodu (33), který je vůči prvnímu elektrickému obvodu (23) uspořádán rotačně.
19. Úzkopásmový filtr podle nároku 18, vyznačující se tím, že prví radiofrekvenční RF přenosové vedení (20) obsahuje první zemnicí plochu (22) uspořádanou na jedné straně prvního elektrického obvodu (23) a první elektricky vodivou dráhu (21) uspořádanou na protilehlé straně prvního elektrického obvodu (23), zatímco druhé radiofrekvenční RF přenosové vedení (30) obsahuje druhou zemnicí plochu (32) uspořádanou na jedné straně druhého elektrického obvodu (33) a druhou elektricky vodivou dráhu (31) uspořádanou na protilehlé straně druhého elektrického obvodu (33).

-9CZ 297572 B6
20. Úzkopásmový filtr podle kteréhokoliv z nároků 16 až 19, v y z n a č u j í c í se tí m , že první a druhá elektricky vodivá dráha (21, 31) jsou od sebe odděleny dielektrickou rozpěrkou (34).
21. Úzkopásmový filtr podle nároku 15, vyznačující se tím, že první a druhá elektricky vodivá dráha (21, 31) se vzájemně axiálně přesahují.
22. Úzkopásmový filtr podle nároku 21, vyznačující se tím, že první a druhá elektricky vodivá dráha (21,31) jsou válcovitého tvaru.
23. Úzkopásmový filtr podle nároku 22, vy z n a č uj í c í se tím, že první a druhá elektricky vodivá dráha (21', 3 T) jsou uspořádány na vnějším a vnitřním povrchu prvního a druhého koaxiálního dielektrického pouzdra (35, 36).
24. Úzkopásmový filtr podle nároku 22 nebo 23, v y z n a č u j í c í se tím, že první a druhá elektricky vodivá dráha (21', 3 Γ) jsou od sebe odděleny válcovitou dielektrickou rozpěrkou (37).
25. Úzkopásmový filtr podle nároku 15, vyznačující se tím, že první radiofrekvenění RF přenosové vedení (20) obsahuje první a čtvrtou elektrickou dráhu (41, 44), druhé radiofrekvenční RF přenosové vedení (30) obsahuje druhou a třetí elektrickou dráhu (42, 43), kde první, druhá, třetí a čtvrtá elektrická dráha (41, 42, 43, 44) jsou uspořádány koaxiálně kolem rotační osy (y ~ y), přičemž první a druhá elektrická dráha (41, 42) je s třetí a čtvrtou elektrickou dráhou (43, 44) uspořádána radiálně pro vytváření vazby mezi prvním a druhým radiofrekvenčním RF přenosovým vedením a druhá a třetí elektrická dráha (42, 43) jednoho z radiofrekvenčních RF přenosových vedení (20, 30) jsou elektricky a mechanicky propojeny a jsou uspořádány otočně kolem rotační osy (y - y) vzhledem k první a čtvrté elektrické dráze (41, 44) zbývajícího z obou radiofrekvenčních RF vedení (20, 30) pro ladění filtru na požadovaný kmitočet, a vstup a výstup filtru jsou připojeny k příslušné první a čtvrté elektrické dráze (41, 44) zbývajícího radiofrekvenčního RF přenosového vedení (20, 30).
26. Úzkopásmový filtr podle nároku 24, v y z n a č u j í c í se tím, že elektrické dráhy (41, 42, 43, 44) jsou uspořádány na odlišných obvodových deskách (C,, C₂, C₃, C₄), zatímco vstup a výstup filtru jsou uspořádány na téže obvodové desce (Ci).
27. Úzkopásmový filtr podle nároku 26, v y z n a č u j í c í se t í m , že štěrbiny elektrických drah (42, 43) druhého radiofrekvenčního RF přenosového vedení (30) jsou uspořádány vůči sobě v jedné přímce.
28. Úzkopásmový filtr podle nároku 26, vy z n a č uj í c í se t í m , že štěrbiny elektrických drah (41, 42) prvního radiofrekvenčního RF přenosového vedení (20) nebo štěrbiny elektrických drah (43, 44) druhého radiofrekvenčního RF přenosového vedení (30) jsou vůči sobě posunuty.
29. Úzkopásmový filtr podle nároku 26 nebo 27, vy znač u j í cí se tím, že elektrické dráhy (41,42, 43, 44) mají stejnou délku.
30. Úzkopásmový filtr podle nároku 26 nebo 27, vyznač u j í c í se tím, že příslušné elektrické dráhy (41, 42; 43, 44) prvního a druhého radiofrekvenčního RF přenosového vedení (20, 30) mají rozdílné délky.
31. Radiofrekvenění RF vazební člen obsahující první RF přenosové vedení uspořádané na rotační hřídeli s rotační osou a druhé radiofrekvenění RF přenosové vedení, vůči kterému je první radiofrekvenění RF přenosové vedení uspořádáno otočně a kde první a druhé radiofrekvenění RF přenosové vedení obsahuje první a druhou elektricky vodivou dráhu, které jsou uspořádány koaxiálně kolem rotační osy rotačního hřídele a navzájem se přesahují, vyznačující se tím, že každá elektricky vodivá dráha je opatřena štěrbinou tvořící na dráze dvojici portů, kde

-10CZ 297572 B6 jeden z portů je ukončen pro odrážení radiofrekvenčního RF výkonu a každá elektricky vodivá dráha je opatřena periodickým zvlněním kolem rotační osy, přičemž toto zvlnění je tvořeno celistvým počtem n segmentů, z nichž každý svírá úhel Δ = 360% při ose rotace a štěrbina je vytvořena v jednom z těchto segmentů.
32. Vazební člen podle nároku 31,vyznačující se tím, že první radiofrekvenční RF přenosové vedení obsahuje dvě elektricky vodivé dráhy a druhé radiofrekvenční RF přenosové vedení obsahuje také dvě elektricky vodivé dráhy, kdy tyto dráhy jsou uspořádány koaxiálně kolem rotační osy, přičemž elektricky vodivé dráhy prvního radiofrekvenčního RF přenosového vedení se vzájemně radiálně přesahují s elektricky vodivými drahami druhého radiofrekvenčního RF přenosového vedení pro vytvoření vazby mezi prvním a druhým radiofrekvenčním RF přenosovým vedením, přičemž jedna nebo obě elektricky vodivé dráhy prvního a druhého radiofrekvenčního RF přenosového vedení jsou opatřeny periodickým zvlněním a elektricky vodivé dráhy jednoho z prvního a druhého radiofrekvenčního RF přenosového vedení jsou elektricky propojeny a elektricky vodivé dráhy zbývajícího radiofrekvenčního RF přenosového vedení jsou připojeny na vstup a výstup vazebního členu.