RU2040081C1 - Вкладыш для коаксиальной линии передачи - Google Patents
Вкладыш для коаксиальной линии передачи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2040081C1 RU2040081C1 RU92016031A RU92016031A RU2040081C1 RU 2040081 C1 RU2040081 C1 RU 2040081C1 RU 92016031 A RU92016031 A RU 92016031A RU 92016031 A RU92016031 A RU 92016031A RU 2040081 C1 RU2040081 C1 RU 2040081C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dielectric
- plate
- coaxial line
- dielectric constant
- plates
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Использование: в качестве опор для внутреннего проводника коаксиальной линии передачи, согласующих четверть волновых трансформаторов и рассогласователей. Сущность изобретения: между внутренним и внешним проводниками коаксиальной линии передачи установлены элементы из диэлектрического материала. Каждый элемент выполнен в виде пластины с поперечным сечением в форме трапеции. Смежные пластины соединены между собой боковыми гранями. Приведена формула для расчета величины диэлектрической проницаемости материала пластин. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике СВЧ и может быть использовано в коаксиальных трактах СВЧ.
Диэлектрические вкладыши, размещаемые между наружным и внутренним проводниками коаксиальной линии передачи, могут использоваться в качестве опор для внутреннего проводника линии, согласующих четвертьволновых трансформаторов и рассогласователей с заданным КСВН. Во всех этих случаях для обеспечения заданного уровня согласования необходимо точно знать величину волнового сопротивления (Z) участка коаксиальной линии, содержащего диэлектрический вкладыш. Z определяется диаметрами наружного (D) и внутреннего (d) проводников участка линии, содержащих этот вкладыш, и действующим (эквивалентным) значением диэлектрической проницаемости (εэ ) в области размещения диэлектрика.
Известно
Z ln (1)
При выбранных D и d для обеспечения заданного необходимо обеспечить соответствующее значение εэ с достаточной точностью. Известны методы расчета слоистых структур диэлектриков в форме кольца, соосного с линией. Точный расчет εэ для диэлектрических вкладышей (шайб) сложной формы не представляется возможным, так как значение εэ в различных радиальных направлениях для этих конструкций разное, зависящее от формы шайбы. Способы точного определения интегрального значения εэ для этих конструкций (например, треугольной или звездообразной формы) не известны.
Z ln (1)
При выбранных D и d для обеспечения заданного необходимо обеспечить соответствующее значение εэ с достаточной точностью. Известны методы расчета слоистых структур диэлектриков в форме кольца, соосного с линией. Точный расчет εэ для диэлектрических вкладышей (шайб) сложной формы не представляется возможным, так как значение εэ в различных радиальных направлениях для этих конструкций разное, зависящее от формы шайбы. Способы точного определения интегрального значения εэ для этих конструкций (например, треугольной или звездообразной формы) не известны.
В общем случае отверстия могут быть заполнены диэлектриком с любой диэлектрической проницаемостью, отличающейся от диэлектрической проницаемости материала, так как формула для точного расчета
εэ (2) где n 1,2. номера слоев диэлектрика;
εп диэлектрическая проницаемость n-го слоя диэлектрика;
dn и dn+1 соответственно внутренний и наружный диаметры n-го слоя диэлектрика, справедлива при любых εn.
εэ (2) где n 1,2. номера слоев диэлектрика;
εп диэлектрическая проницаемость n-го слоя диэлектрика;
dn и dn+1 соответственно внутренний и наружный диаметры n-го слоя диэлектрика, справедлива при любых εn.
Выбором соответствующих значений d и εn может быть обеспечено требуемое εэ и Z участка линии, поэтому такая конструкция принципиально может быть использована для создания опор, согласующих трансформаторов и рассогласователей.
К недостаткам конструкции относится необходимость выполнения отверстий и особенно элементов их заполнения в виде дугообразных элементов (частей кругового кольца). Но так как многие диэлектрические материалы СВЧ выпускаются только в виде пластин сравнительно небольшой толщины, то изготовление из них дугообразных элементов (или цилиндров) не всегда возможно (особенно для линий больших диаметров), что ограничивает возможность применения этих материалов, усложняет конструкцию и технологию изготовления.
Задачей является обеспечение возможности создания вкладыша в виде опор, согласующих трансформаторов и рассогласователей, выполняемых из пластин диэлектрика, а техническим результатом обеспечение заданного значения волнового сопротивления участка коаксиальной линии, содержащего вкладыш, составленный из этих пластин. Для этого диэлектрические пластины, образующие вкладыш, имеют в поперечном сечении форму трапеций, боковые стороны которых совпадают с радиусами окружности поперечного сечения линии, образующими центральные узлы, сумма которых равна 2 π а диэлектрическая проницаемость каждой пластины и расстояние от точек пересечения оснований трапеции с радиусами выбраны из соотношения
εэ (3) где εл и εxi- диэлектрические проницаемости материала соответственно заполнения линии и диэлектрических пластин;
аi и bi расстояния от оси коаксиальной линии до точек пересечения соответственно меньшего и большего оснований трапеции с любым из радиусов окружности поперечного сечения линии;
i 1, 2 таким образом, чтобы значение εэ было равно заданному в пределах всех центральных углов. При этом в соответствии с выражением (1) обеспечено заданное значение Z.
εэ (3) где εл и εxi- диэлектрические проницаемости материала соответственно заполнения линии и диэлектрических пластин;
аi и bi расстояния от оси коаксиальной линии до точек пересечения соответственно меньшего и большего оснований трапеции с любым из радиусов окружности поперечного сечения линии;
i 1, 2 таким образом, чтобы значение εэ было равно заданному в пределах всех центральных углов. При этом в соответствии с выражением (1) обеспечено заданное значение Z.
Для упрощения расчетов конструкций и технологии изготовления пластины соединены между собой так, что образуют правильную призму или правильную усеченную пирамиду, расположенную соосно с проводниками линии.
Для расширения диапазона изменения εэ при использовании диэлектрических пластин малой толщины они соединены между собой таким образом, что образуют звездообразную призму или усеченную пирамиду. В предлагаемых конструкциях сохраняется возможность охлаждения проводников потоком воздуха.
Установлено, что диэлектрическая пластина (или отверстие в диэлектрике), поперечное сечение которой имеет форму трапеции, а боковые стороны совпадают с радиусами, сохраняет в любом радиальном направлении (в пределах образованного этими радиусами центрального угла) одно и то же значение εэi вдоль любого радиуса Ri, т.е. одно и то же εэ в пределах всего центрального угла.
На чертеже представлена конструкция с произвольным расположением диэлектрических пластин 1-4, расположенных между проводниками коаксиальной линии с внутренним диаметром d и наружным диаметром D, поперечное сечение, где εх1, ε х2, ε х3 диэлектрические проницаемости пластин 1, 2, 3; R1-Rn радиусы окружности поперечного сечения линии.
Все пластины имеют в поперечном сечении форму трапеций, боковые стороны которых совпадают в радиусами Ri. Каждый центральный угол, образованный этими радиусами, содержит хотя бы одну диэлектрическую пластину, сумма этих центральных углов равна 2π радиан, εл ≠ εxi. В верхней полуокружности представлен случай произвольного расположения пластин с разным значением ε хi, требуемое значение ε э обеспечивается соответствующим выбором аi, bi и εхi. В нижней полуокружности пластины с одинаковым εхi соединены между собой и образуют многогранник, требуемое значение εэ обеспечивается выбором соответствующих аi и bi.
В верхней полуокружности представлен диэлектрический вкладыш, составленный из пластин с диэлектрической проницаемостью ε х, образующих в любом поперечном сечении правильный многоугольник. В нижней полуокружности представлен диэлектрический вкладыш, составленный из пластин с той же диэлектрической проницаемостью εх, имеющих меньшую толщину и образующих в любом поперечном сечении многоугольник звездообразной формы. И в том, и в другом случае вкладыш может иметь форму призмы или усеченной пирамиды с отверстием той же формы. При этом значение ε э будет одним и тем же для вкладышей, представленных на верхней и нижней полуокружностях.
Рассмотрим четырехугольник А1В1А2В2, представляющий собой поперечное сечение диэлектрической пластины с двумя параллельными гранями и диэлектрической проницаемостью εх, размещенной в центральном угле, ограниченном радиусами R1-Rn так, чтобы боковые грани пластины совпали с радиусами R1 и Rn. Так как А1Аn B1Bn, то четырехугольник А1В1АnBn трапеция.
Для радиуса, например, R2 выражение (2) при ε1 εл; ε 2 εх; d1= d2; d2 А2О; d3 B2О; d4 D можно записать
εэi (4)
Но из подобия треугольников ОВ1В2 и ОА1А2 (общий угол, В1В2 А1А2) следует
Точно также доказывается равенство
(5)
где аi, bi расстояния от точки О до точек пересечения любого радиуса с основаниями трапеции для любого центрального угла.
εэi (4)
Но из подобия треугольников ОВ1В2 и ОА1А2 (общий угол, В1В2 А1А2) следует
Точно также доказывается равенство
(5)
где аi, bi расстояния от точки О до точек пересечения любого радиуса с основаниями трапеции для любого центрального угла.
Таким образом, в пределах рассматриваемого центрального угла значение εэ будет одним и тем же в любом радиальном направлении, т.е. одним и тем же для всего центрального угла, содержащего диэлектрическую пластину. Поэтому трапециевидная и дугообразные формы поперечного сечения диэлектрической пластины оказываются эквивалентными (с точки зрения обеспечения заданного ε э).
Действительно в дугообразных (кольцевых) структурах конструкции-прототипа диаметры дуг остаются постоянными в пределах одного и того же центрального угла ( соnst). В предложенной конструкции расстояния аi и bi изменяются, но так как при этом изменяется и угол, под которым радиус Ri пересекает основания трапеций, то в результате имеет = const.
Из выражения (4) с учетом равенства (5) можно получить
(6) т.е. для пластин с разными значениями εхi (пластины 1-4) всегда могут быть найдены соответствующие аi и bi, обеспечивающие заданное значение ε э для всего участка линии с диэлектриком, т.е. имеем ε эi εэ const, откуда следует справедливость выражения (3) для всего вкладыша и возможность обеспечения заданного Z в соответствии с выражением (1).
(6) т.е. для пластин с разными значениями εхi (пластины 1-4) всегда могут быть найдены соответствующие аi и bi, обеспечивающие заданное значение ε э для всего участка линии с диэлектриком, т.е. имеем ε эi εэ const, откуда следует справедливость выражения (3) для всего вкладыша и возможность обеспечения заданного Z в соответствии с выражением (1).
Для практического использования наиболее целесообразны вкладыши, составленные из одинаковых пластин диэлектрика так, чтобы они образовали правильные многогранники или многогранники, имеющие в поперечном сечении форму звезды. При этом многогранники могут быть либо призмой (основания одинаковые), либо усеченной пирамидой (основания не одинаковые). Во всех случаях в любом поперечном сечении должно выполняться равенство (6), т.е. и (3). При звездообразной форме оснований многогранника заданное значение εэ можно получить при использовании пластин меньшей толщины, чем в правильных многогранниках за счет большего угла наклона пластины к радиусу (увеличивается эффективная толщина пластины). Изменяя количество вершин (лучей) звезды, можно в достаточно широких пределах изменять εэ.Одно и то же значение ε э в звездообразной конструкции можно получить при меньших толщинах диэлектрических пластин ( соnst для верхней и нижней полуокружности). Технологически более удобны вкладыши в виде призмы, однако принципиально они могут быть выполнены и в виде усеченной пирамиды (в этом случае плоскости пластин, образующих вкладыш, не параллельны).
Предлагаемая конструкция дает широкие возможности для создания конкретных конструкций опор, согласующих трансформаторов и рассогласователей, так как обеспечивает заданное значение эффективной диэлектрической проницаемости для диэлектрического вкладыша, составленного из пластин диэлектрика, и изменения этого значения в достаточно широких пределах возможны за счет выбора толщины пластин, их расстояния от оси линии, числа граней и формы вкладыша, что позволяет использовать диэлектрики СВЧ, выпускаемые только в виде пластин. При этом обеспечиваются более широкая возможность в выборе диэлектрических материалов, большая технологичность и простота конструкции по сравнению с прототипом, возможность изменения ε э в широких пределах при использовании одного и того же типоразмера диэлектрика.
Для подтверждения возможности осуществления предложенной конструкции рассмотрим конструкцию диэлектрического рассогласователя для линии с воздушным заполнением ( ε л 1) сечением 35 х 15 мм. Диэлектрический материал пластины из микалекса ( ε х ≈ 6,5). Если выполнять вкладыш в виде правильной призмы, вписанной в линию (аi d, bi D), то, изменяя число граней (К) призмы, можно получить различные значения ε э. Например, ε э 1,18 при К 3, ε э 2 при К 4, ε э= 3,36 при К 6, ε э 4,3 при К 8. Технологически изготавливать такие призмы достаточно просто, при этом такой вкладыш помимо функции рассогласователя выполняет при всех значениях К еще и функции опоры для внутреннего проводника.
Claims (2)
1. ВКЛАДЫШ ДЛЯ КОАКСИАЛЬНОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ, содержащий элементы из диэлектрического материала, размещенные между внутренним и внешним проводниками коаксиальной линии внутри пространств, ограниченных центральными углами, сумма которых равна 2π и имеющих в поперечном сечении форму трапеций, боковые стороны которых совпадают с радиусами, образующими центральные углы, отличающийся тем, что каждый элемент из диэлектрического материала выполнен в виде пластины, при этом величина диэлектрической проницаемости материала каждой пластины и расстояния от продольной оси коаксиальной линии до точек пересечения радиусов с меньшим и большим основаниями трапеции выбраны из соотношения
где D внутренний диаметр внешнего проводника коаксиальной линии;
d наружный диаметр внутреннего проводника коаксиальной линии;
εэ величина эквивалентной диэлектрической проницаемости вкладыша в пределах всех центральных углов;
εл величина диэлектрической проницаемости материала заполнения коаксиальной линии;
εxi величина диэлектрической проницаемости материала i-й пластины (i 1, 2, 3),
ai, bi расстояния от продольной оси коаксиальной линии до точек пересечения радиуса соответственно с меньшим и большим основаниями трапеции i-й пластины.
где D внутренний диаметр внешнего проводника коаксиальной линии;
d наружный диаметр внутреннего проводника коаксиальной линии;
εэ величина эквивалентной диэлектрической проницаемости вкладыша в пределах всех центральных углов;
εл величина диэлектрической проницаемости материала заполнения коаксиальной линии;
εxi величина диэлектрической проницаемости материала i-й пластины (i 1, 2, 3),
ai, bi расстояния от продольной оси коаксиальной линии до точек пересечения радиуса соответственно с меньшим и большим основаниями трапеции i-й пластины.
2. Вкладыш по п.1, отличающийся тем, что каждая пластина соединена своей боковой гранью с соответствующей боковой гранью смежной пластины.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92016031A RU2040081C1 (ru) | 1992-12-30 | 1992-12-30 | Вкладыш для коаксиальной линии передачи |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92016031A RU2040081C1 (ru) | 1992-12-30 | 1992-12-30 | Вкладыш для коаксиальной линии передачи |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU92016031A RU92016031A (ru) | 1995-03-20 |
RU2040081C1 true RU2040081C1 (ru) | 1995-07-20 |
Family
ID=20135106
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92016031A RU2040081C1 (ru) | 1992-12-30 | 1992-12-30 | Вкладыш для коаксиальной линии передачи |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2040081C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2385478A (en) * | 2001-12-20 | 2003-08-20 | Liquip Sales Pty Ltd | Probe for liquid level sensor |
-
1992
- 1992-12-30 RU RU92016031A patent/RU2040081C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент ФРГ N 2256070, кл. H 01P 3/06, 1974. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2385478A (en) * | 2001-12-20 | 2003-08-20 | Liquip Sales Pty Ltd | Probe for liquid level sensor |
GB2385478B (en) * | 2001-12-20 | 2005-10-19 | Liquip Sales Pty Ltd | A probe for a radar liquid level sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0198578B1 (en) | Dual polarised sinuous antennas | |
Kirilenko et al. | A tunable compact polarizer in a circular waveguide | |
US11385384B2 (en) | Spoke dielectric lens | |
US11616307B2 (en) | Artificial dielectric material and focusing lenses made of it | |
JPH0313105A (ja) | ラジアルラインスロットアンテナ | |
RU2040081C1 (ru) | Вкладыш для коаксиальной линии передачи | |
Spencer et al. | Studies of the focal region of a spherical reflector: geometric optics | |
US4313122A (en) | Open cavity radiating source excited by a dipole | |
US3430249A (en) | Artificial dielectric lens | |
US3530486A (en) | Offset-wound spiral antenna | |
RU2349997C1 (ru) | Способ размещения элементов в фазированной антенной решетке (фар) | |
CN115377696A (zh) | 一种轨道角动量涡旋电磁波复用装置 | |
ES2393666T3 (es) | Antena de reflector de microondas | |
WO2012122804A1 (zh) | 一种人造微结构及其应用的人工电磁材料 | |
Liu et al. | Frequency reconfigurable qha based on kapton origami helical tube for gps, radio and wimax applications | |
US5631663A (en) | Wall for radomes, and radomes thus obtained | |
Cheung et al. | Dihedral Tilings of the Sphere by Regular Polygons and Quadrilaterals II: Regular Polygons with High Gonality and Rhombi | |
Wiltse | Advanced zone plate antenna design | |
CN114485382B (zh) | 一种角位移传感器及电子设备 | |
Yiu | Conic Construction of a Triangle from its Incenter, Nine-point Center, and a Vertex | |
KR100429410B1 (ko) | 접지면에 원형 슬롯을 갖는 마이크로스트립 스파이럴 안테나 | |
Khachatryan et al. | Generalized Dual-Reflector Axisymmetric Antennas [Antenna Designer's Notebook] | |
Van Hung et al. | Investigation on radiation characteristics of dielectric lens antennas at millimeter-wave | |
Alexandrin | Implementation of a radially inhomogeneous medium and construction of the aperture antennas on its basis | |
RU94009685A (ru) | Радиолокационный отражатель на основе сферической слоистой диэлектрической линзы люнеберта |