RU1794264C - Гибкий волновод - Google Patents

Abstract

Использование: волноводные тракты мм-диапазона в системах св зи. Сущность изобретени : гибкий волновод содержит волноведущий стержень 1, окруженный защитным слоем 2. На защитный слой 2 намотана лента из поглощающего материала 3, на которую намотаны лента из металла 4 и внешний защитный слой из каучуковой композиции 5. Приведены выражени  дл  выбора размеров ленты из поглощающего материала 3 и ленты из металла 4. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к-диэлектрическим волноводам и может быть использовано при разработках волноводных трактов мм диапазона в системах св зи.

Известны гибкие диэлектрические волноводы (ГДВ) из полимера в виде волнове- дущих стержней или трубок, однако поле в указанных волноводах не защищено от внешних воздействий.

Известен ГДВ, состо щий из волнове- дущей части, ленточной намотки из поглотител  электромагнитного экрана и дополнительной внешней защитной оболочки. Однако в указанном волноводе при фильтрации паразитных мод слоем поглотител  происходит увеличение погонных потерь на основной моде волновода за счет перераспределени  части пол  к оболочке из поглотител .

Кроме того, при резких изгибах волновода возможно расхождение витков намотки , как поглощающей, так и экранирующей, что ведет к ухудшению электрической экранировки волновода.

Цель изобретени  - уменьшение погонных потерь при фильтрации паразитных мод волновода, а также улучшение электрической экранировки при резких изгибах.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в ГДВ с волноведущей частью защитна  оболочка выполнена с внутренней ленточной намоткой из поглощающего материала шириной 3ti S а 4ti, где ti - шаг намотки, и толщиной b , где S - площадь поперечного сечени  волноведущей части , а также внешней ленточноСз металлической намоткой, например из фольги, шириной 3ta b 4t2, где t2 - шаг намотки , причем снаружи намотка закреплена слоем каучуковой композиции.

Применение металлизации с целью экранировки и поглотителей широко известно из литературы по лини м св зи. Однако указанна  геометри  поглотител , достаточно тонкого по сравнению с площадь волноведущей части, позвол ет сохранить без изменени  распределение оптической плотности

ч ю

КЭ

к

л

по сечению волновода, а значит, распределение пол  основной моды и обеспечить фильтрацию паразитных мод без увеличени  погонных потерь основной волны, что  вл етс  новым свойством.

Кроме того, указанное выполнение, металлической экранировки м поглотител  гарантирует полную электрическую защиту при резких изгибах, что также  вл етс  положительным свойством.

В результате предложенное техническое решение соответствует критерию существенные отличи ,

На фиг, 1-3 изображены возможные варианты экранированных профилей ГДВ.

Предложенный волновод представл ет собой волн сведущий стержень 1 произвольной конфигурации, окруженный защитным слоем 2. Последний может представл ть собой либо вспененный полимер с относительной диэлектрической проницаемостью Ј , близкой к диэлектрической проницаемости воздуха (ф.иг.1), либо тонкую защитную оболочку, из полимера, окружающую полноведущий слой вместе с окружающим его воздушным .или пенистым заполнением, (фиг.2, 3). Поле канализируемой волны в ГДВ, изображенных на фиг.1-3, сосредоточено о центральной части поперечного профил  волновода и практически отсутствует на периферии защитного сло  2.

Снаружи сло  2 намотана тонка  лента из поглощающего материала 3, например, полиимидна  пленка с напылением порошка из окислов железа. Далее на поглощающую пленку намотана тонка  ленточна  металлическа  фольга или металлизированный лавсан 4. Снаружи намотка скреплена декоративным слое каучуковой композиции 5, что улучшаетэластичнбсть всего волновода. В р де случаев дл  дополнительного закреплени  намотки используетс  полиэфирна  нить б.

Дл  обеспечени  надежной электрической экранировки, т.е; гарантированной сплошной металлической поверхности в защитной оболочке при резких изгибах ГДВ металлическа  намотка. 4 выполнена с глубоким перекрытием.

Так, шаг намотки ti составл ет -- - - , где а

-ширина металлизированной ленты. Указанный шаг позвол ет обеспечить сплошную металлизацию в оболочке ГДВ при изгибе последнего с радиусами R 20 и менее, где А-длина волны.

Дальнейшее уменьшение шага металлической намотки нецелесообразно авмду св занного с этим ухудшением эластичности ГДВ и необходимости экономии .ленточной фольги.

ГДВ, защитна  оболочка которого покрыта металлической пленкой, представл ет собой металлодиэлектрический волновод, в котором помимо основной моды - поверхностной волны, могут возникать т.н. металлические моды, т.е. моды полого металлического волновода, в данном случае  вл ющиес  паразитными. Таким образом ГДВ с металлизированной оболочкой становитс  многомодовым волноводом. Веро тность возникновени  паразитных мод особенно велика при изгибах ГДВ.

15

При этом нарушаетс  равномерность амплитудно-частотной характеристики, возникает нестабильность модул  коэффициента передачи и фазы в канализируемой волне. Чтобы избехоть этого необходимо обеспечить фильтрацию паразитных мод, дл  чего в данной конструкции Ыужит внутренний слой поглотител  3, нанесенный под металлизацию 4. Все примен емые в насто щее врем  поглотители представл ют собой смолы, либо полимеры с наполнением (окислы железа, графит и т.п.). ft

Диэлектрическа  проницаемость указанных материалов соизмерима или гораздо больше диэлектрической проницаемости волноведущей части ГДВ. В св зи с этим при достаточной толщине поглотител  возпикает опасность искажени  распределени  оптической плотности в поперечном сечении ГДВ и отсоса значительной части пол  на оболочку. При этом возрастают погонные потери в волноводе. Чтобы избежать этого  влени  толщина поглотител  b

(слой 3) должна быть достаточно тонкой по

сравнению с площадью поперечного сечени  аолноведущей части S (слой 1). Расчеты

и эксперименты показывают, что дл  пере- :

дачи поверхностной волны без искажений b не должно превосходить VS/20 . При этом тангенс угла диэлектрических потерь сло  3 должен быть достаточно велик, (tg д 0,5), чтобы обеспечить надежную фильтрацию

(затухание) паразитных мод.

Указанные требовани  к поглотителю удобнее всего реализовать в виде ленточной наметки, причем ширина поглощающей ленты лежит в пределах: 3t7 b 4t2, где t - шаг намотки.

В этом случае, также как и дл  металлической намотки, при изгибе ГДВ с радиуса- ми в защитной оболочке гарантирована сплошна  поглощающа  по- верхность, надежно фильтрующа  паразитные типы волн;

Конкретный образец волновода со звездообразным волноведущим слоем в оболочке из очищенного полиэтилена с радиусом

луча сло  1-15 мм и внешним радиусом сло  5-18 мм (толщина лент из металла и поглотител  - 0,1 мм при ширине 35 мм) испытывалс  в диапазоне 32 + 37 Ггц. Во всем диапазоне образец имел погонные потери не хуже 0,5 дб/м. т.е. не хуже, чем без оболочки. При изгибах с радиусом R 20А (А - длина волны) волновод имел экранировку не хуже - 60 дб при нестабильности

модул  коэффициента передачи не хуже 0,1 дб и нестабильность фазы не хуже 0,5.

Таким образом, предложенна  конструкци  ГДВ позвол ет, по сравнению с прототипом , при надежной фильтрации паразитных мод обеспечить передачу пол  основной моды без искажений и увеличени  потерь, а также улучшить экранировку волновода при резких изгибах.

Claims (1)

1. Формула из.обретени 

   Гибкий волновод, содержащий волнове- дущую часть, защитную оболочку, выполненную в виде намотки ленты из поглощающего материала, на которой размещена намотка ленты из металла, и внешний защитный слой, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  погонных потерь и улучшени  экранировки при резких

   Фиг. г

   изгибах, ширина ai и толщина b ленты из поглощающего материала лежит в пределах 3ti ai 4ti; b vsf/20 , где ti - шаг намотки; S - площадь поперечного сечени  волноведущей части, ширина аа ленты из металла лежит в пределах 3t2 Ј Q2 4t2, где та - шаг намотки, а в качестве материала внешнего защитного сло  использована каучукова  композици .

   ФиГ, 5