RU2121735C1

RU2121735C1 - Flexible waveguide

Info

Publication number: RU2121735C1
Application number: RU97102061A
Authority: RU
Inventors: С.М. Гурский; А.И. Гелесев; А.И. Гущин; В.Н. Никишин; О.Г. Филиппов; Г.С. Тимофеев
Original assignee: Московское высшее училище радиоэлектроники ПВО
Priority date: 1997-02-11
Filing date: 1997-02-11
Publication date: 1998-11-10

Abstract

FIELD: waveguide engineering. SUBSTANCE: flexible waveguide has in cross-sectional area high-conductivity metal film, intermediate radio-transparent layer placed on external surface of metal film, semiconducting heat-resistant layer, and external conducting layer placed on external surface of intermediate radio-transparent layer; external conducting layer and intermediate heat- resistant layer are capable of recovering electrodynamic properties of waveguide due to closing holes formed at points of mechanical damage; semiconducting heat-resistant layer provided on internal surface of metal film is made of radio-transparent rubber containing finely dispersed molybdenum sulfide powder in suspended state whose percentage content grows up to 90% towards metal film obeying exponential law. EFFECT: improved electric strength of waveguide. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки информации, и в частности, к области передачи высокочастотной энергии. The invention relates to the field of information processing, and in particular, to the field of transmission of high-frequency energy.

Известен гибкий волновод, по существу являющийся сплошной металлической трубкой с гофрированной поверхностью [1, с. 198, рис. VII. 4, Б]. Недостатком таких волноводов, как и регулярных конструкций волноводов, является зависимость диэлектрической прочности и предельной мощности от их линейных размеров [2]. Known flexible waveguide, which is essentially a continuous metal tube with a corrugated surface [1, p. 198, fig. VII. 4, B]. The disadvantage of such waveguides, as well as regular designs of waveguides, is the dependence of dielectric strength and ultimate power on their linear dimensions [2].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является "Гибкий волновод" [1, с. 198, рис. VII, 4. А], состоящий из металлической пленки с высокой удельной проводимостью и среднего радиопрозрачного термостойкого слоя, расположенного на наружной поверхности металлической пленки. Closest to the technical nature of the invention is the "Flexible waveguide" [1, p. 198, fig. VII, 4. A], consisting of a metal film with high specific conductivity and an average radiolucent heat-resistant layer located on the outer surface of the metal film.

Недостатком этого волновода является его низкая электрическая прочность при возникновении повреждений в результате механических воздействий во время работы на больших уровнях мощности. The disadvantage of this waveguide is its low dielectric strength in the event of damage due to mechanical stress during operation at high power levels.

Целью изобретения является повышение электрической прочности. The aim of the invention is to increase the electrical strength.

Поставленная цель достигается тем, что в гибкий волновод, состоящий в поперечном сечении из металлической пленки с высокой удельной проводимостью и среднего радиопрозрачного термостойкого слоя, расположенного на наружной поверхности металлической пленки, дополнительно введены полупроводящий термостойкий слой и наружный токопроводящий слой, расположенный на наружной поверхности среднего радиопрозрачного слоя, причем наружный токопроводящий и средний радиопрозрачный термостойкий слои обладают способностью восстанавливать электродинамические свойства волновода за счет затягивания отверстий, образующихся в местах механических повреждений, на внутренней поверхности металлической пленки находится полупроводящий термостойкий слой, выполненный из радиопрозрачной силиконовой резины, содержащей во взвешенном состоянии мелкодисперсионный порошок сульфида молибдена, процентное содержание которого увеличивается по направлению к металлической пленке по экспоненциальному закону от нуля до 90%. This goal is achieved by the fact that in a flexible waveguide consisting of a cross section of a metal film with high specific conductivity and an average radiolucent heat-resistant layer located on the outer surface of the metal film, an additional semiconducting heat-resistant layer and an external conductive layer located on the outer surface of the middle radiolucent are additionally introduced layer, and the outer conductive and medium radiolucent heat-resistant layers have the ability to restore electrical the dynamic properties of the waveguide due to the tightening of the holes formed in the places of mechanical damage, on the inner surface of the metal film is a semiconducting heat-resistant layer made of radio-transparent silicone rubber containing in suspension a finely dispersed molybdenum sulfide powder, the percentage of which increases towards the metal film exponentially law from zero to 90%.

Введение полупроводящего термостойкого слоя и наружного токопроводящего слоя, расположенного на наружной поверхности среднего радиопрозрачного слоя, позволяет повысить электрическую прочность волновода. В других известных технических решениях отсутствуют подобные признаки в их общей совокупности, что приводит к положительному эффекту, так как исключая любой элемент или нарушая их расположение и особенность исполнения, невозможно достичь поставленной цели. The introduction of a semiconducting heat-resistant layer and an outer conductive layer located on the outer surface of the middle radiolucent layer, allows to increase the electric strength of the waveguide. Other well-known technical solutions do not have such features in their entirety, which leads to a positive effect, since excluding any element or violating their location and performance, it is impossible to achieve the goal.

На фиг. 1 представлено изображение волновода в поперечном сечении, на фиг. 2 - изображение волновода после повреждения в результате механического воздействия. In FIG. 1 is a cross-sectional view of a waveguide; FIG. 2 - image of the waveguide after damage due to mechanical stress.

Гибкий волновод (фиг. 1) состоит из наружного токопроводящего слоя 1, среднего радиопрозрачного термостойкого слоя 2, металлической пленки 3 и полупроводящего термостойкого слоя 4, место повреждения волновода 5 обозначено на фиг. 2. A flexible waveguide (Fig. 1) consists of an outer conductive layer 1, a middle radiolucent heat-resistant layer 2, a metal film 3 and a semiconducting heat-resistant layer 4, the damage site of the waveguide 5 is indicated in FIG. 2.

Металлическая пленка 3 с высокой удельной проводимостью находится на внутренней поверхности среднего радиопрозрачного термостойкого слоя 2, на наружной поверхности которого расположен наружный токопроводящий слой 1, на внутренней стороне металлической пленки 3 с высокой удельной проводимостью расположен полупроводящий термостойкий слой 4, выполненный из радиопрозрачной силиконовой резины, содержащей во взвешенном состоянии мелкодисперсионный порошок сульфида молибдена, процентное содержание которого увеличивается по направлению к металлической пленке по экспоненциальному закону от нуля до 90%. A metal film 3 with high conductivity is located on the inner surface of the middle radiolucent heat-resistant layer 2, on the outer surface of which there is an outer conductive layer 1, on the inner side of the metal film 3 with high conductivity is a semiconducting heat-resistant layer 4 made of translucent silicone rubber containing in suspension, finely dispersed molybdenum sulfide powder, the percentage of which increases in the direction metal film exponentially from zero to 90%.

При механическом повреждении, например при пулевом пробое, на одной из стенок внутри волновода появляются загибы (искажения стенки волновода) и сквозные отверстия 5 (фиг. 2). Это приводит к тому, что геометрические размеры волновода уменьшаются. Кроме того, появившиеся в результате пробоя загибы нарушают однородность и регулярность. Наличие в волноводном тракте неоднородностей и нерегулярностей приводит к образованию в непосредственной близости от них паразитных волн высших типов, которые способны на больших уровнях мощности вызвать дуговые разряды. Особенно это проявляется при уменьшении геометрических размеров поперечного сечения волновода. In case of mechanical damage, for example, during a bullet breakdown, bends (distortions of the waveguide wall) and through holes 5 appear on one of the walls inside the waveguide (Fig. 2). This leads to the fact that the geometric dimensions of the waveguide are reduced. In addition, the bends resulting from the breakdown violate uniformity and regularity. The presence of inhomogeneities and irregularities in the waveguide path leads to the formation of spurious waves of higher types in the immediate vicinity of them, which are capable of causing arc discharges at high power levels. This is especially evident when the geometric dimensions of the cross section of the waveguide are reduced.

Волновод [1] также обладает указанными недостатками, так как при механическом пробое образуются сквозные отверстия, через которые происходит излучение энергии вовне, а на внутренней стороне металлической трубки образуются загибы. The waveguide [1] also has the indicated drawbacks, since through mechanical breakdown, through holes are formed through which energy is emitted to the outside, and bends are formed on the inside of the metal tube.

В заявленном волноводе при возникновении пробоев загибы во внутрь оказываются незначительными, так как толщина металлической пленки 3 (фиг. 1, 2) на три-четыре порядка меньше толщины проводящей стенки стандартного волновода и меньше толщины полупроводящего термостойкого слоя 4. In the declared waveguide, when breakdowns occur inward, the bends inwards are insignificant, since the thickness of the metal film 3 (Fig. 1, 2) is three to four orders of magnitude less than the thickness of the conductive wall of the standard waveguide and less than the thickness of the semiconducting heat-resistant layer 4.

Образуемые, однако, в тонкой металлической пленке загибы находятся внутри полупроводящего термостойкого слоя 4, который также является проводящим, но со значительно меньшей проводимостью по сравнению с металлической пленкой 3, и практически не углубляются внутрь волновода. В результате геометрические размеры волновода не уменьшаются, отсутствуют неоднородности и нерегулярности и, следовательно, электрическая прочность не уменьшается. However, the bends formed in the thin metal film are located inside the semiconducting heat-resistant layer 4, which is also conductive, but with much lower conductivity compared to the metal film 3, and practically do not go deep inside the waveguide. As a result, the geometric dimensions of the waveguide do not decrease, there are no inhomogeneities and irregularities, and therefore, the electric strength does not decrease.

Кроме того, полупроводящий термостойкий слой 4 (фиг. 1, 2) предохраняет от отслаивания в результате пробоя металлической пленки 3 от среднего радиопрозрачного термостойкого слоя 2, что также исключает уменьшение геометрических размеров волновода и появление неоднородностей и нерегулярностей. In addition, the semiconducting heat-resistant layer 4 (Fig. 1, 2) prevents peeling as a result of breakdown of the metal film 3 from the middle radiolucent heat-resistant layer 2, which also eliminates the reduction in the geometric dimensions of the waveguide and the appearance of inhomogeneities and irregularities.

Удельная проводимость полупроводящего термостойкого слоя 4 может изменяться за счет концентрации мелкодисперсионного порошка сульфида молибдена, процентное содержание которого увеличивается по направлению к металлической пленке по экспоненциальному закону. Параметр экспоненциального закона может подбираться экспериментально в зависимости от технических требований и условий эксплуатации волновода. Суммарная толщина полупроводящего термостойкого слоя 4 выбирается из условия требования рассеяния энергии основной волны и, как установлено экспериментально, находится в пределах (0,01 - 0,02) λ₀, где λ₀ - длина волны в свободном пространстве.The specific conductivity of the semiconducting heat-resistant layer 4 can vary due to the concentration of the fine powder of molybdenum sulfide, the percentage of which increases towards the metal film according to the exponential law. The exponential law parameter can be selected experimentally depending on the technical requirements and operating conditions of the waveguide. The total thickness of the semiconducting heat-resistant layer 4 is selected from the condition of the requirement of energy dissipation of the main wave and, as established experimentally, is in the range (0.01 - 0.02) λ ₀ , where λ ₀ is the wavelength in free space.

Кроме того, наружный токопроводящий слой 1 и средний радиопрозрачный термостойкий слой 2 выполнены из массы, позволяющей "автоматически закрывать отверстия и проколы" [3, с.7], исключая тем самым излучение энергии вовне, а наружный токопроводящий слой 1 также обеспечивает экранизацию волновода от различных внешних электромагнитных излучений. In addition, the outer conductive layer 1 and the middle radiolucent heat-resistant layer 2 are made of mass, which allows "to automatically close holes and punctures" [3, p. 7], thereby eliminating the emission of energy outside, and the outer conductive layer 1 also provides screening of the waveguide from various external electromagnetic radiation.

Таким образом, в результате введения наружного токопроводящего слоя и полупроводящего термостойкого слоя, обладающих способностью восстанавливать электродинамические свойства волновода за счет затягивания отверстий, и исключения уменьшения геометрических размеров волновода и появления неоднородностей и нерегулярностей, в также, исполнение наружного токопроводящего слоя в виде электропроводящей резины, повышают электрическую прочность волновода, особенно в условиях работы на больших уровнях мощности. Thus, as a result of introducing the outer conductive layer and the semiconducting heat-resistant layer, which are able to restore the electrodynamic properties of the waveguide by tightening the holes, and eliminating the reduction in the geometric dimensions of the waveguide and the appearance of inhomogeneities and irregularities, in addition, the execution of the outer conductive layer in the form of conductive rubber increases the electric strength of the waveguide, especially in conditions of operation at high power levels.

Литература
1. Дж. К. Саусворт. Принципы и применения волноводной передачи / Пер. с англ. Под ред. В.И. Сушкевича. - М.: Сов. радио, 1955, с. 700.Literature
1. J.K. Southworth. Principles and applications of waveguide transmission / Transl. from English Ed. IN AND. Sushkevich. - M .: Owls. radio, 1955, p. 700.

2. Фельдштейн А. Л. , Явич Л.Р., Смирнов В.П. Справочник по элементам волноводной техники. - М.: Сов. Радио, 1967, с. 103-140. 2. Feldstein A. L., Yavich L. R., Smirnov V. P. Guide to the elements of waveguide technology. - M .: Owls. Radio, 1967, p. 103-140.

3. Обзор работ по химии каучука за май-июль 1927 г. - Каучук и резина, 1997, N 6, с. 5-8. 3. Review of the work on the chemistry of rubber for May-July 1927 - Rubber and rubber, 1997, N 6, p. 5-8.

4. Кошелев Ф.Ф., Корнев А.Е., Буканов А.М. Общая технология резины. -М.: Химия, 1978, с. 528. 4. Koshelev F.F., Kornev A.E., Bukanov A.M. General technology of rubber. -M .: Chemistry, 1978, p. 528.

Claims

A flexible waveguide consisting in a cross section of a metal film with high specific conductivity and a middle radiolucent heat-resistant layer located on the outer surface of the metal film, characterized in that a semiconducting heat-resistant layer and an outer conductive layer located on the outer surface of the middle radiolucent layer are introduced into it moreover, the outer conductive and medium radiolucent heat-resistant layers have the ability to restore the electrodynamic properties of the wave novoda due to tightening the holes formed in the places of mechanical damage, on the inner surface of the metal film is a semiconducting heat-resistant layer made of radiolucent silicone rubber containing in suspension a fine dispersion powder of molybdenum sulfide, the percentage of which increases towards the metal film exponentially from 0 to 90%.