RU1787300C

RU1787300C - Rotatable waveguide joint

Info

Publication number: RU1787300C
Application number: SU904847628A
Authority: RU
Inventors: Роберт Азатович Амирян; Татьяна Александровна Белоусова; Валерий Николаевич Громыко; Юрий Дмитриевич Самородов
Original assignee: Научно-производственное объединение "Исток"
Priority date: 1990-05-03
Filing date: 1990-05-03
Publication date: 1993-01-07

Abstract

Изобретение относитс к устройствам СВЧ и может быть использовано дл передачи энергии между участками волноводно- го тракта, требующими относительного углового перемещени . Целью изобретени вл етс уменьшение потерь и увеличение угла поворота. Шарнирное волноводноё соединение содержит два отрезка желобково- го волновода 4 и 5, установленных с зазор.ом в кардановом подвесе 2. Отрезки желобко- вого волновода 4 и 5 расположены симметрично относительно центра углового перемещени карданоаого подвеса 2, 1 з.п. ф-лы. 1 ил.The invention relates to microwave devices and can be used to transfer energy between portions of a waveguide path requiring relative angular displacement. The aim of the invention is to reduce losses and increase the angle of rotation. The articulated waveguide connection contains two segments of the grooved waveguide 4 and 5, which are installed with a gap in the cardan suspension 2. The segments of the grooved waveguide 4 and 5 are located symmetrically with respect to the center of angular displacement of the cardan suspension 2, 1 zp f-ly. 1 ill.

Description

Изобретение относитс к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в радиолокационных станци х, когда необходимо с малыми потер ми- передать высокочастотный сигнал от неподвижной линии передачи к подвижной, поворачивающейс относительно неподвижной в двух взаимно перпендикул рных направлени х . .The invention relates to microwave technology and can be used in radar stations when it is necessary with low losses to transmit a high-frequency signal from a fixed transmission line to a mobile one that rotates relatively motionless in two mutually perpendicular directions. .

Известны гибкие ВОЛНОЁОДЫ с гладкой или гофрированной поверхностью, которые примен ютс дл упрощени монтажа длинных фидерных линий с большим количеством фланцев. Но использовать их в поворотных устройствах РЛС не представл етс возможным из-за больших изгибающих моментов, возникающих при повороте выходной части тракта относительно входной,Flexible waveguides with a smooth or corrugated surface are known which are used to simplify the installation of long feeder lines with a large number of flanges. But it is not possible to use them in rotary radar devices because of the large bending moments that occur when the output part of the tract is rotated relative to the input,

Известно поворотное соединение. В его состав вхЪд т входной и выходной высокочастотные тракты, включающие в себ отрезки регул рного волновода и конические рупоры, соединенные встык, в раскрывах которых размещены диэлектрические линзы, выравнивающие сферический фронт. Конические рупоры помещены в подшипник, в котором они вращаютс относительно своей продольной оси относительно друг друга. Основным недостатком подобной койструкции вл етс невозможность поворота выходного тракта относительно оси входного тракта в двух взаимно перпендикул рных направлени х.Known swivel connection. It includes input and output high-frequency paths, including segments of a regular waveguide and conical horns connected end-to-end, in the openings of which there are dielectric lenses aligning the spherical front. The conical horns are placed in a bearing in which they rotate about their longitudinal axis with respect to each other. The main disadvantage of this co-construction is the inability to rotate the output path relative to the axis of the input path in two mutually perpendicular directions.

Прототипом изобретени вл етс подвижное волноводноесоединение, в котором вместо обычного дроссел использован ра: диальный. Подвижные концы волновода имеют фланец, наружна поверхность которого обладает сферической формой. Фланец входит.в корпус такой же формы. Внутренний фланец соединен наружным сцеплением с другим шаровым соединением , которое образует опору дл всего узла, удержива оба волновода в определенном положении относительно друг друга, Поскольку эта сферическа поверхность вл етс опорным подшипником, то внутренний фланец не соприкасаетс с дросселем. К недостатку прототипа надо отнести большие собственные потери при работе в широкой полосе рабочих частот и при больших углах поворота выходного высокочастотного тракта относительно входного, что определ етс наличием дроссел на одном из фланцев.A prototype of the invention is a movable waveguide, in which instead of the usual throttle is used: radial. The movable ends of the waveguide have a flange, the outer surface of which has a spherical shape. The flange enters. In the case of the same form. The inner flange is connected by an external clutch to another ball joint, which forms a support for the entire assembly, holding both waveguides in a certain position relative to each other. Since this spherical surface is a support bearing, the inner flange does not touch the throttle. The disadvantage of the prototype is the large intrinsic losses when operating in a wide band of operating frequencies and at large angles of rotation of the output high-frequency path relative to the input, which is determined by the presence of a throttle on one of the flanges.

Целью изобретени вл етс уменьшение собственных потерь и увеличение углов поворота выходного высокочастотного тракта относительно входного.The aim of the invention is to reduce the intrinsic losses and increase the angle of rotation of the output high-frequency path relative to the input.

Поставленна цель достигаетс тем, что в поворотном волноводном соединении, содержащем два отрезка волновода, закрепленных с зазором в шарнирномThe goal is achieved in that in a rotary waveguide connection containing two segments of the waveguide, fixed with a gap in the hinged

соединении, отрезки волновода.выполнены желобковыми, шарнирное соединение выполнено в виде карданового подвеса, отрез- ки желобкового волновода расположены симметрично относительно центра угловогоthe connection, the segments of the waveguide are made grooved, the swivel is made in the form of a gimbal, the segments of the grooved waveguide are symmetrically relative to the center of the angular

0 перемещени карданового подвеса, а смеж- . ные торцы отрезков желобкового волновода имеют форму концентрических сферических поверхностей.0 movement of the gimbal, and adjacent. The ends of the grooved waveguide segments are in the form of concentric spherical surfaces.

Сущность изобретени состоит в следу5 ющем. Предложенна конструкци использует свойство желобкового волновода, основанное на том, что в желобковом волноводе составл ющие пол , св занные с продольными токами, весьма, малы,The invention consists in the following. The proposed design uses the property of a grooved waveguide based on the fact that in the grooved waveguide the field components associated with the longitudinal currents are very small.

0 Следовательно, неплотный контакт между двум отрезками желобкового волновода или даже разнесение их на небольшое рассто ние друг от друга не приводит к большим потер м КВЧ-энергии. Конкретна величина0 Therefore, loose contact between two segments of the grooved waveguide or even spacing them a small distance from each other does not lead to large losses of EHF energy. Specific value

5 зазора между торцами волноводов определ етс поперечными размерами и требуемыми углами поворотов (при отсутствии контакта между торцами волноводов). Рассто ние между торцами волноводов больше 2 мм не0 желательно, так. как при этом потери перехода станов тс уже весьма значительными. При повороте торцов волноводов относительно друг друга щель с одного кра уменьшаетс , а с другого увеличиваетс , При этом5, the gap between the ends of the waveguides is determined by the transverse dimensions and the required rotation angles (in the absence of contact between the ends of the waveguides). A distance between the ends of the waveguides greater than 2 mm is undesirable, so. how then, the transition loss is already becoming very significant. When the ends of the waveguides are rotated relative to each other, the gap decreases from one edge and increases from the other.

5 потери на излучение увеличиваютс .5, the radiation loss is increased.

Уменьшить потери на излучение из места стыка можно, если сделать один торец желобкового волновода выпуклым, а другой - вогнутым, например, в виде сферы, иIt is possible to reduce radiation losses from the junction if one end of the grooved waveguide is convex and the other concave, for example, in the form of a sphere, and

0 центр прокачки в этом случае уже не располагаетс между торцами желобкового волновода , а совмещен с центром сферы. Тогда . при поворотах при достаточно большом диапазоне углов входного и выходного трактовIn this case, the pumping center is no longer located between the ends of the grooved waveguide, but is aligned with the center of the sphere. Then. when cornering with a sufficiently large range of angles of the input and output paths

5 относительно друг друга размер щели не будет мен тьс , а значили собственные потери будут мен тьс в меньших пределах. Широкополосность устройства обеспечиваетс тем, что в качестве волноведущего фи0 дерного тракта выбран широкополосный желобковый волновод.5 with respect to each other, the size of the gap will not change, but the mean intrinsic losses will vary to a lesser extent. The broadband of the device is ensured by the fact that a broadband grooved waveguide is selected as the waveguide fiber path.

На фиг. 1 изображено устройство дл передачи СВЧ-энергии через поворотное соединение .In FIG. 1 shows a device for transmitting microwave energy through a rotary joint.

5 Поворотное волноводное соединение содержит.кардаиовый подвес с внутренней рамкой 1, средней 2, внешней 3, в которых размещены входной отрезок желобкового волновода 4 и выходной отрезок желобкового волновода 5.5 The swivel waveguide connection contains a cardiac suspension with an inner frame 1, middle 2, and outer 3, in which the input segment of the grooved waveguide 4 and the output segment of the grooved waveguide 5 are placed.

Дл экспериментальной проверки был изготовлен макет. В качестве узла использовали кардановый подвес с внутренней рамкой диаметром 9 мм, внешней рамкой диаметром 20 мм. Входной тракт состо л из перехода стандартного пр моугольного волновода сечением 2,4x1,2 мм2 на желоб- ковый волновод длиной 35 мм и с потер ми 0,35 дБ и отрезка регул рного желобкового волновода длиной 30 мм. Выходной тракт состо л из такого же отрезка регул рного желобкового волновода и перехода с желобкового волновода на стандартный пр моугольный волновод. Торцы входного и выходного тракта были разнесены на 1,2 мм (по 0,6 мм от центра прокачки карданового подвеса), что позволило поворачивать их относительно друг друга на ± 15°. При соос- ном расположении трактов затухание в этом устройстве составило 1,5дБ. При повороте одного тракта относительно другого потери увеличиваютс и при достижении.уг- ла 15° составл ют 2,3 дБ. КСВН при этом тоже увеличиваетс до 1,8. Эти значени потерь и КСВН сохран ютс во всей полосе частот стандартного пр моугольного волновода , котора составл ет примерно 40%. Следует отметить, что изгибающий момент такой гибкой фидерной линии равен нулю, так как входной и выходной тракты при поворотах относительно друг друга не соприкасаютс . Прототип п-озвол ет поворачивать выходной тракт только в секторе углов 10°. Кроме того, из-за наличи дроссельного соединени характеристики имеют резонансный характер, и полоса ра0A prototype was made for experimental testing. A cardan suspension with an internal frame with a diameter of 9 mm and an external frame with a diameter of 20 mm was used as a node. The input path consisted of a transition of a standard rectangular waveguide with a cross section of 2.4 x 1.2 mm2 to a groove waveguide of 35 mm length and with losses of 0.35 dB and a length of a regular groove waveguide of 30 mm length. The output path consisted of the same segment of the regular grooved waveguide and the transition from the grooved waveguide to a standard rectangular waveguide. The ends of the inlet and outlet tract were spaced 1.2 mm apart (0.6 mm from the center of pumping of the gimbal), which allowed them to rotate ± 15 ° relative to each other. With the coaxial arrangement of the paths, the attenuation in this device was 1.5 dB. When one path rotates relative to another, the losses increase and upon reaching a 15 ° angle, they amount to 2.3 dB. The VSWR also increases to 1.8. These loss values and VSWR are maintained throughout the frequency band of a standard rectangular waveguide, which is about 40%. It should be noted that the bending moment of such a flexible feeder line is zero, since the input and output paths do not touch each other when they are rotated relative to each other. The prototype allows turning the output path only in the sector of angles of 10 °. In addition, due to the presence of a throttle connection, the characteristics are resonant in nature and the

55

бочих частот составл ет всего несколько процентов. Собственные потери в прототипе не указаны, но известно, что продольные токи, а значили собственные потери, в пр моугольном волноводе существенно больше , чем в желобковом.The operating frequency is only a few percent. Own losses in the prototype are not indicated, but it is known that the longitudinal currents, but meant their own losses, in a rectangular waveguide are significantly greater than in a grooved one.

Таким образом, предложенна конструкци позвол ет получить высокочастотный тракт с малыми вносимыми потер ми при повороте выходного тракта относительно входного в двух взаимно перпендикул рных направлени х на ±. 15°. Дл поворотов на большие углы торцы высокочастотных трактов необходимо разнести на большие рассто ни , что приводит к значительному увеличению потерь (3 дБ). Это становитс неприемлемым дл многих применений.Thus, the proposed design allows to obtain a high-frequency path with low insertion loss when the output path is rotated relative to the input in two mutually perpendicular directions by ±. 15 °. For turns at large angles, the ends of the high-frequency paths must be spaced apart at large distances, which leads to a significant increase in losses (3 dB). This is becoming unacceptable for many applications.

Claims

1. Swivel waveguide connection containing two segments of the waveguide, fixed with a gap in the swivel, characterized in that, in order to reduce losses and increase the angle

rotation, the waveguide segments are grooved, the swivel is made in the form of a cardan suspension, and the groove waveguide segments are located in the form of a cardan suspension, and the segments of the grooved waveguide are symmetrical with respect to the center of angular displacement of the cardan suspension,

2. Connection pop.1, characterized in that the adjacent ends of the segments of the grooved waveguide are in the form of concentric spherical surfaces.