RU202991U1 - HIGH POWER COAXIAL SWITCH - Google Patents
HIGH POWER COAXIAL SWITCH Download PDFInfo
- Publication number
- RU202991U1 RU202991U1 RU2020109977U RU2020109977U RU202991U1 RU 202991 U1 RU202991 U1 RU 202991U1 RU 2020109977 U RU2020109977 U RU 2020109977U RU 2020109977 U RU2020109977 U RU 2020109977U RU 202991 U1 RU202991 U1 RU 202991U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pushers
- coaxial
- insulators
- switch
- high power
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/10—Auxiliary devices for switching or interrupting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R24/00—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
Landscapes
- Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
Abstract
Для коаксиальных переключателей большой мощности, предназначенных для применения в космических аппаратах, актуальной проблемой является отсутствие атмосферного давления и связанные с этим отсутствие охлаждения за счет конвенции воздуха, наличие заряженных частиц и понижение напряжения электрического пробоя. Основными особенностями предлагаемой конструкции коаксиального переключателя большой мощности являются: применение продольных вентиляционных каналов в составных изоляторах коаксиальных соединителей переключателя для отвода воздуха из зазоров между соединяемыми изоляторами, а также применение толкателей пластин полосковых линий из материалов с повышенным коэффициентом теплопроводности и способ компенсации отражений электромагнитной волны от толкателей пластин путем увеличения расстояния между боковыми стенками полосковых линий в месте установки толкателей.For coaxial switches of high power intended for use in spacecraft, an urgent problem is the lack of atmospheric pressure and the associated lack of cooling due to the air convention, the presence of charged particles and a decrease in the electric breakdown voltage. The main features of the proposed design of a high-power coaxial switch are: the use of longitudinal ventilation ducts in the composite insulators of the coaxial connectors of the switch to exhaust air from the gaps between the insulators to be connected, as well as the use of pushers of strip line plates made of materials with an increased thermal conductivity coefficient and a method of compensating for electromagnetic wave reflections from pushers plates by increasing the distance between the side walls of the strip lines at the installation site of the pushers.
Description
Полезная модель относится к механически коммутируемым переключателям, предназначенным для коммутации СВЧ-сигналов, в том числе высокой мощности, применяемых в условиях пониженного атмосферного давления. Основные области применения: телекоммуникационное оборудование, аэрокосмическое оборудование.The utility model relates to mechanically switched switches intended for switching microwave signals, including high power ones, used in conditions of low atmospheric pressure. Main areas of application: telecommunications equipment, aerospace equipment.
Типовые переключатели состоят из корпуса, коаксиальных соединителей для подключения линий передачи СВЧ, механизма коммутации между коаксиальными соединителями, устройства управления механизмом коммутации. Главной сложностью для нормальной работы коаксиальных переключателей большой мощности является электрический пробой между коаксиальными соединителями или коаксиальным соединителем и корпусом устройства. Основными являются два вида пробоев - тепловой и электрический. В зависимости от атмосферного давления, конструкции линий передачи СВЧ и наличия ионизированных частиц могут происходить следующие виды электрических пробоев: коронный разряд; высокочастотный пробой; мультипакторный разряд (Multipaction Breakdown) (вторично-эмиссионный микроволновый разряд в вакууме) [1].Typical switches consist of a housing, coaxial connectors for connecting microwave transmission lines, a switching mechanism between coaxial connectors, and a switching mechanism control device. A major challenge for high power coaxial switches to function properly is electrical breakdown between the coaxial connectors or coaxial connector and the device case. The main ones are two types of breakdowns - thermal and electrical. Depending on the atmospheric pressure, the design of microwave transmission lines and the presence of ionized particles, the following types of electrical breakdowns can occur: corona discharge; high frequency breakdown; multipactor discharge (Multipaction Breakdown) (secondary emission microwave discharge in vacuum) [1].
Минимум Епробоя в сантиметровом диапазоне длин волн соответствует для большинства газов абсолютному давлению порядка 0,001÷0,01 атмосферы [2]. При этом напряжение пробоя уменьшается примерно на порядок, по сравнению с напряжением пробоя при нормальном атмосферном давлении. При указанных выше давлениях могут возникать коронный разряд и высокочастотный пробой. При давлениях 10-5 мм. рт. ст. может возникать мультипакторный разряд [1]. При этом напряжение пробоя может быть на два порядка меньше, чем при нормальном атмосферном давлении [4]. В этом случае принимаются специальные меры для исключения перечисленных выше пробоев [1], [3]. К этим мерам относятся: 1) исключение воздушных промежутков в линиях передачи СВЧ, там, где это возможно; 2) применение вентиляционных отверстий; 3) окружение проводников линии передачи СВЧ твердым диэлектриком, для исключения прямых столкновений электронов с металлическими проводниками линии передачи.The minimum E breakdown in the centimeter wavelength range corresponds for most gases to an absolute pressure of the order of 0.001 ÷ 0.01 atmosphere [2]. In this case, the breakdown voltage decreases by about an order of magnitude compared to the breakdown voltage at normal atmospheric pressure. At the pressures indicated above, corona discharge and high frequency breakdown can occur. At pressures of 10 -5 mm. rt. Art. a multipactor discharge may occur [1]. In this case, the breakdown voltage can be two orders of magnitude lower than at normal atmospheric pressure [4]. In this case, special measures are taken to exclude the above breakdowns [1], [3]. These measures include: 1) elimination of air gaps in microwave transmission lines, where possible; 2) the use of ventilation holes; 3) surrounding the conductors of the microwave transmission line with a solid dielectric, to exclude direct collisions of electrons with the metal conductors of the transmission line.
Наиболее близким по техническому решению является патент [з], в котором повышение электрической прочности предлагается решать путем сплошного единого изолятора для всех трех коаксиальных линий переключателя и для двух полосковых линий. При этом полосковые линии размещаются в боксе, закрытом сверху крышкой из диэлектрика. Воздух из бокса уходит во внешнее пространство через вентиляционные отверстия.The closest in technical solution is the patent [h], in which it is proposed to solve the increase in dielectric strength by means of a solid single insulator for all three coaxial lines of the switch and for two strip lines. In this case, the strip lines are placed in a box closed from above with a dielectric cover. The air from the box is discharged into the external space through the ventilation holes.
Недостатком технического решения является то, что не все подходящие для изоляторов материалы допускают литье, а механическая обработка изолятора сложной формы технологически трудоемка. Кроме этого, в сплошном изоляторе не всегда возможно зафиксировать гнездо соединителя от перемещений при стыковке-расстыковке соединителей. В соединителях с фторопластовыми изоляторами иногда гнездо запрессовывают в изолятор, благодаря некоторой пластичности фторопласта. Фторопласт, по причине малой теплопроводности, не пригоден для применения в переключателях большой мощности, а материалы, имеющие теплопроводность большую, чем фторопласт, не всегда обладают требуемой пластичностью.The disadvantage of the technical solution is that not all materials suitable for insulators can be cast, and the machining of an insulator of complex shape is technologically laborious. In addition, in a solid insulator, it is not always possible to fix the connector socket against movements when docking-undocking the connectors. In connectors with fluoroplastic insulators, sometimes the socket is pressed into the insulator, due to some plasticity of the fluoroplastic. PTFE, due to its low thermal conductivity, is not suitable for use in high-power switches, and materials with a thermal conductivity greater than PTFE do not always have the required plasticity.
Техническим результатом полезной модели является исключение теплового и электрического пробоев в механически коммутируемом переключателе, предназначенном для коммутации СВЧ-сигналов.The technical result of the utility model is the elimination of thermal and electrical breakdowns in a mechanically switched switch intended for switching microwave signals.
Тепловой пробой в коаксиальном переключателе возникает по причине нагрева проводника полосковой линии, соединяющего две коаксиальных линии. Для отвода тепла от центра внутреннего проводника полосковой линии (пластина) предлагается толкатели пластин выполнять из материала с повышенной теплопроводностью. При этом тепло отводится как на пружину, возвращающую пластину в состояние разрыва цепи, так и на переключающий механизм. Так как материалы с повышенной теплопроводностью имеют и повышенную диэлектрическую проницаемость (например, нитрид алюминия AlN, обладающий большой теплопроводностью 170 Вт/(м*К), имеет диэлектрическую проницаемость ε≈8,8 (тогда как у фторопласта теплопроводность 0,25 Вт/(м*К)) при диэлектрической проницаемости ε≈2,05), то такой стержень вызовет дополнительные отражения электромагнитной волны. Эта проблема может быть решена путем увеличения расстояния между стенками полосковой линии в местах установки толкателей полосковых проводников.Thermal breakdown in a coaxial switch occurs when the strip conductor that connects the two coaxial lines heats up. To remove heat from the center of the inner conductor of the strip line (plate), it is proposed that the plate pushers be made of a material with increased thermal conductivity. In this case, heat is removed both to the spring, which returns the plate to the open circuit state, and to the switching mechanism. Since materials with increased thermal conductivity also have an increased dielectric constant (for example, aluminum nitride AlN, which has a high thermal conductivity of 170 W / (m * K), has a dielectric constant ε≈8.8 (whereas a fluoroplastic has a thermal conductivity of 0.25 W / ( m * K)) with a dielectric constant ε≈2.05), then such a rod will cause additional reflections of the electromagnetic wave. This problem can be solved by increasing the distance between the walls of the strip line in the places where the pushers of the strip conductors are installed.
Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.
Конструкция коаксиального переключателя большой мощности поясняется чертежом. На фигуре изображен общий вид фрагмента коаксиального переключателя большой мощности в разрезе.The design of the high power coaxial switch is illustrated by the drawing. The figure shows a General view of a fragment of a high power coaxial switch in section.
В корпусе 1 устройства размещены три коаксиальных соединителя 2, коммутируемые внутренними проводниками полосковых линий (пластинами) 3. Коммутация соединителей пластинами производится механическим усилием толкателей 4, 5. Толкатели 4 при нажатии соединяют пластиной центральные контакты соответствующих соединителей, толкатели 5, под действием пружин 6 разъединяют. Изоляторы полосковых линий 7 и диэлектрическая крышка отсека полосковых линий 8 предотвращают замыкание и выполняют гальваническую развязку полосковых линий относительно корпуса и металлической крышки 9 и уменьшают дополнительные отражения электромагнитной волны внутри корпуса. Места расширения боковых стенок полосковых линий 10 также обеспечивают уменьшение дополнительных отражений электромагнитной волны. Продольные вентиляционные каналы 11 обеспечивают перераспределение воздуха между частями переключателя при перемещении полосковых линий.In the
Литература:Literature:
1) Кива Джузинский и др. «Радиочастотные соединители для космического применения» КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ, №6 '2017.1) Kiva Juzinsky et al. "RF Connectors for Space Applications" COMPONENTS AND TECHNOLOGIES, # 6 '2017.
2) Семенов Н.А. «Техническая электродинамика», изд. «Связь», Москва, 1973 г.2) Semenov N.A. "Technical electrodynamics", ed. "Communication", Moscow, 1973
3) United States Patent Feb. 5, 1980, № 4187416.3) United States Patent Feb. 5, 1980, No. 4187416.
4) Стандарт ECSS-E.20-01A. Rev. l, March 2013.4) ECSS-E.20-01A standard. Rev. l, March 2013.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020109977U RU202991U1 (en) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | HIGH POWER COAXIAL SWITCH |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020109977U RU202991U1 (en) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | HIGH POWER COAXIAL SWITCH |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU202991U1 true RU202991U1 (en) | 2021-03-17 |
Family
ID=74874204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020109977U RU202991U1 (en) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | HIGH POWER COAXIAL SWITCH |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU202991U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02183981A (en) * | 1989-01-10 | 1990-07-18 | Orient Micro Ueebu:Kk | Coaxial connector |
SU1800538A1 (en) * | 1991-02-12 | 1993-03-07 | N Proizv Ob Edinenie Dalnyaya | Coaxial cylindrical connector |
RU2137275C1 (en) * | 1994-12-08 | 1999-09-10 | Тии Индастриз, Инк. | Lightning arrester for coaxial transmission line |
RU188576U1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-04-17 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | HERMETIC ELECTRICAL INSULATION COMPOUND |
-
2020
- 2020-03-06 RU RU2020109977U patent/RU202991U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02183981A (en) * | 1989-01-10 | 1990-07-18 | Orient Micro Ueebu:Kk | Coaxial connector |
SU1800538A1 (en) * | 1991-02-12 | 1993-03-07 | N Proizv Ob Edinenie Dalnyaya | Coaxial cylindrical connector |
RU2137275C1 (en) * | 1994-12-08 | 1999-09-10 | Тии Индастриз, Инк. | Lightning arrester for coaxial transmission line |
RU188576U1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-04-17 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | HERMETIC ELECTRICAL INSULATION COMPOUND |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1977432B (en) | Gas-insulated medium-voltage switchgear | |
US3663928A (en) | Electrical bushing assembly | |
GB2539789A (en) | System or connector for voltage bus structures | |
KR20120059401A (en) | Switch unit and switch gear installing switch unit | |
JP5565236B2 (en) | Vacuum circuit breaker and switchgear | |
WO2023138257A1 (en) | Insulating cylinder apparatus for vacuum circuit breaker | |
TW200519999A (en) | Vacuum switchgear | |
CN112886462A (en) | Environment-friendly gas insulated switch | |
RU202991U1 (en) | HIGH POWER COAXIAL SWITCH | |
KR20010101384A (en) | Switch gear | |
US11348748B2 (en) | Switch device | |
CN110998773B (en) | Circuit breaker for gas-insulated switchgear | |
CN109314010B (en) | Switching device with double conductive shells | |
KR101513212B1 (en) | Insulation Structure of Load Break Switchgear | |
MX2014005819A (en) | Electrical switching device. | |
CN217087313U (en) | Novel 145kV GIS current transformer device | |
CN113745042B (en) | Multi-fracture tank type high-voltage quick breaker | |
WO2024142419A1 (en) | Insulation support component and gas insulation switching device | |
RU135446U1 (en) | HIGH VOLTAGE TANK SWITCH WITH VACUUM ARC TAMPER | |
CN216980438U (en) | Heat radiation structure of vacuum arc extinguish chamber for large-current circuit breaker | |
US20240038445A1 (en) | Direct molded electric device | |
EP4235721A1 (en) | Switching device for electric power distribution | |
WO2021210159A1 (en) | Gas-insulated switchgear | |
EP4345858A1 (en) | A switch, a load break switch and a switchgear | |
EP3859914A1 (en) | Compartment for a medium voltage air or gas insulated switchgear |