RU2127011C1

RU2127011C1 - Multichannel rotating joint

Info

Publication number: RU2127011C1
Application number: RU96117388A
Authority: RU
Inventors: А.В. Лисин; Д.Д. Ганзий
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Московский научно-исследовательский институт радиосвязи"
Priority date: 1996-08-28
Filing date: 1996-08-28
Publication date: 1999-02-27

Abstract

FIELD: microwave engineering; receiving and transmitting electromagnetic energy from moving parts of antennas to fixed parts of microwave channels. SUBSTANCE: newly introduced in device are bushings in the form of truncated cones which are fitted onto ends of coaxial lines and absorbing rings placed on ends of adjacent coaxial lines. Adjacent ends of adjacent lines have bushings of different types: some of them incorporate internal choke coils and other ones have no choke coils; bushing height is calculated from equation given in description of invention. EFFECT: simplified design , increased channel-to-channel isolation, reduced loss. 1 dwg

Description

Изобретение относится к СВЧ-технике и может быть использовано в передаче и приеме электромагнитной энергии от подвижной части антенн к неподвижной части СВЧ-трактов приемопередающих комплексов радиосвязи и радиолокации
Известно многоканальное вращающее сочленение, заявка Японии N 56-51522, H 01 P 1/161, 5/06 от 02.08.73 г., представляющее собой волноводный переход, содержащий круглые волноводы, которые соединены через вращающееся сочленение; коаксиальный волновод, который установлен с внешней стороны круглого волновода соосно с ним и соединен с круглым волноводом; первый блок возбудителей, который связан с круглым волноводом и возбуждает взаимно независимые типы волн TE₁₁ и TМ₀₁ или TE₁₁ и TE₀₁; второй блок возбудителей, который связан с канальным волноводом и возбуждает взаимонезависимые типа волн TE₁₁ и TEM или TE₀₁, и TEM, имеет сложную конструкцию, повышенные потери - более 0,2 дБ из-за трудностей реализации оптимального возбуждения ортогональных волн и низкие развязки смежных каналов - не более 25-30 дБ из-за использования дросселей без дополнительного поглощения энергии.The invention relates to microwave technology and can be used in the transmission and reception of electromagnetic energy from the moving part of the antennas to the fixed part of the microwave paths of the transceiver complexes of radio communications and radar
Known multi-channel rotating joint, Japan application N 56-51522, H 01 P 1/161, 5/06 from 02.08.73, representing a waveguide transition containing circular waveguides that are connected through a rotating joint; a coaxial waveguide that is installed on the outside of the circular waveguide coaxially with it and connected to the circular waveguide; the first block of exciters, which is connected with a circular waveguide and excites mutually independent wave types TE ₁₁ and TM ₀₁ or TE ₁₁ and TE ₀₁ ; the second block of exciters, which is connected to the channel waveguide and excites independent wave types TE ₁₁ and TEM or TE ₀₁ , and TEM, has a complex structure, increased losses of more than 0.2 dB due to difficulties in realizing optimal excitation of orthogonal waves and low decoupling of adjacent channels - no more than 25-30 dB due to the use of chokes without additional energy absorption.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является многоканальное вращающееся СВЧ-сочлинение, представленное в заявке Японии N 62-39842, H 01 P 1/06//H 01 P 5/02 от 08.04.81 г.,содержащее концентрично расположенные коаксиальные линии с различными диаметрами. Внешний проводник внутренней линии используется в качестве внутреннего проводника соседней смежной линии. На коаксиальных линиях установлен дроссель. С внешними линиями соединены шлейфовые согласующие уголки. В соответствии с характеристическими импедансами и электрической длиной упомянутых уголков осуществляется преобразование полных сопротивлений. Подобная дроссельная конструкция имеет малые развязки между каналами - не более 30 дБ по причине конечной проводимости и узкополосности дроссельных зазоров, большие габариты и сложную конструкцию из-за совмещенного дроссельного узла (поз. 3, см. чертеж). Кроме того, сложная конфигурация шлейфовых уголков (поз.11, чертеж) не позволяет добиться КСВ менее 1,5, что соответствует потерям (на отражение) порядка 0,2 дБ. The closest in technical essence to the claimed device is a multi-channel rotating microwave joint, presented in Japanese application N 62-39842, H 01 P 1/06 // H 01 P 5/02 from 08.04.81, containing concentrically arranged coaxial lines with different diameters. The external conductor of the internal line is used as the internal conductor of the adjacent adjacent line. A throttle is installed on coaxial lines. Loop matching corners are connected to external lines. In accordance with the characteristic impedances and the electrical length of the mentioned corners, the impedances are converted. Such a throttle design has small interchanges between the channels - no more than 30 dB due to the finite conductivity and narrowband of the throttle clearances, large dimensions and complex structure due to the combined throttle assembly (item 3, see drawing). In addition, the complex configuration of the loop corners (pos. 11, drawing) does not allow reaching an SWR of less than 1.5, which corresponds to losses (reflection) of about 0.2 dB.

Задача, на которую направлено данное изобретение заключается в упрощении устройства, увеличении развязки между каналами и уменьшении потерь. The task to which this invention is directed is to simplify the device, increase the isolation between the channels and reduce losses.

Поставленная задача решается тем, что введены поглощающие кольца и втулки двух типов, первые втулки в виде усеченного конуса с осевым отверстием, надеваются на один конец внешнего проводника коаксиальной линии и присоединяются к нему, вторые втулки, в виде усеченного конуса с осевым отверстием и внутренним дросселем, надеваются на другой конец внешнего проводника тех же коаксиальных линий вместе с поглощающими кольцами, верхний внешний диаметр втулок равен диаметру внешнего проводника коаксиальной линии, на которую втулка надевается, нижний внешний диаметр втулок равен внутреннему диаметру внешнего проводника смежной коаксиальной линии, причем смежные концы смежных линий имеют втулки разных типов, а высота втулок выбирается из условия
h ≈ λ₀/4,6,
где λ₀ - средняя длина волны рабочего диапазона, мм.The problem is solved in that the absorbing rings and bushings of two types are introduced, the first bushings in the form of a truncated cone with an axial hole, are put on one end of the outer conductor of the coaxial line and attached to it, the second bushings, in the form of a truncated cone with an axial hole and an internal throttle are put on the other end of the outer conductor of the same coaxial lines together with absorbing rings, the upper outer diameter of the bushings is equal to the diameter of the outer conductor of the coaxial line on which the sleeve is worn, the lower outer diameter of the bushings is equal to the inner diameter of the outer conductor of the adjacent coaxial line, and the adjacent ends of adjacent lines have bushings of different types, and the height of the bushings is selected from the condition
h ≈ λ ₀ / 4.6,
where λ ₀ is the average wavelength of the working range, mm

Структурная схема заявляемого устройства многоканального вращающегося сочленения приведена на чертеже. The structural diagram of the inventive device multi-channel rotary joint shown in the drawing.

Многоканальное вращающееся сочленение содержит первый, второй и третий каналы, обозначенные римскими цифрами I,II,III соответственно. Каждый из каналов образован концентрично расположенными коаксиальными линиями 1-3 с различными диаметрами. Втулки 4 первого типа в виде усеченного конуса с осевым отверстием одеваются на один конец внешнего проводника коаксиальной линии и присоединяются к нему. Вторые втулки 5 в виде конуса с осевым отверстием надеваются на другой конец внешнего проводника тех же коаксиальных линий вместе с поглощающими кольцами 7 и подшипниками 8, которые примыкают с другой стороны к дросселям 9. Причем верхний внешний диаметр втулки (например, поз. 5) примерно равен диаметру внешнего проводника коаксиальной линии (поз. 1), нижний внешний диаметр втулки (поз 5, со стороны поглощающего кольта поз. 7) равен внутреннему диаметру внешнего проводника смежной коаксиальной линии (поз. 2). Дроссель 10 и подшипник 11 устанавливаются в рассечку внешнего проводника внешней коаксиальной линии. Высота втулок первого и второго типов выбирается из условия согласования, минимума потерь и составляет примерно λ₀/4,6 [мм], где λ₀ в миллиметрах - средняя длина волны рабочего диапазона.The multi-channel rotating joint contains the first, second and third channels, indicated by Roman numerals I, II, III, respectively. Each of the channels is formed by concentric arranged coaxial lines 1-3 with different diameters. The bushings 4 of the first type in the form of a truncated cone with an axial hole are put on one end of the external conductor of the coaxial line and attached to it. The second bushings 5 in the form of a cone with an axial hole are put on the other end of the outer conductor of the same coaxial lines together with absorbing rings 7 and bearings 8, which are adjacent on the other hand to the chokes 9. Moreover, the upper outer diameter of the bush (for example, pos. 5) is approximately equal to the diameter of the outer conductor of the coaxial line (pos. 1), the lower outer diameter of the sleeve (pos. 5, from the side of the absorbing colt of pos. 7) is equal to the inner diameter of the outer conductor of the adjacent coaxial line (pos. 2). The inductor 10 and bearing 11 are installed in the cut of the outer conductor of the external coaxial line. The height of the bushings of the first and second types is selected from the matching condition, the minimum loss and is approximately λ ₀ / 4.6 [mm], where λ ₀ in millimeters is the average wavelength of the operating range.

Устройство работает следующим образом. При подаче сигнала в первый канал I, например, слева направо, возбуждается штырем коаксиальной линии 1 (например, жесткий кабель с внутренним диэлектриком) волна TEM, которая по линии 1 распространяется слева направо и возбуждает штырем (правым) коаксиальной линии волну H₁₀ в выходном волноводе канала I. При этом энергия из канала I в канал II попадает ослабленной на 60 и более децибелл за счет применения втулки 5 с дросселем 6, поглощающего кольца 7 смазки подшипника 8 (в которой происходит дополнительное затухание энергии) и дросселя 9 при рассмотрении утечки энергии по пути из первого во второй каналы слева. Справа же энергия из канала I в канал II не попадает, так как втулка 4 припаяна к центральному проводнику коаксиальной линии 2 канала II. Благодаря тому, что смежные концы смежных линий имеют втулки разных типов энергия из канала I в канал III также не попадает за счет жесткого паянного соединения втулки 4 к центральному проводнику коаксиальной линии 3 канала III. Аналогично работают каналы II и III. Количество каналов может быть более трех и формируются они аналогично рассматриваемому трехканальному подвижному соединению. Подвижность сочлинения - вращение вокруг общей оси обеспечивается соединениями дроссельного типа 6, 9, 10 и подшипниками 8, 11.The device operates as follows. When a signal is supplied to the first channel I, for example, from left to right, the TEM wave is excited by the pin of coaxial line 1 (for example, a hard cable with an internal dielectric), which propagates along line 1 from left to right and excites the H ₁₀ wave in the output from the coaxial pin (right) the waveguide of channel I. At the same time, the energy from channel I to channel II is attenuated by 60 or more decibels due to the use of a sleeve 5 with a throttle 6, absorbing rings 7 of the bearing 8 lubricant (in which additional attenuation of energy occurs) and a throttle 9 when viewed uu energy leakage path from the first to second left channels. On the right, the energy from channel I does not enter channel II, since the sleeve 4 is soldered to the central conductor of the coaxial line 2 of channel II. Due to the fact that the adjacent ends of adjacent lines have bushes of different types, the energy from channel I to channel III also does not fall due to the hard soldered connection of the sleeve 4 to the central conductor of the coaxial line 3 of channel III. Channels II and III work similarly. The number of channels can be more than three and they are formed similarly to the considered three-channel mobile connection. Articulation mobility - rotation around a common axis is provided by throttle type joints 6, 9, 10 and bearings 8, 11.

Минимальные потери в каналах - менее 0,1 дБ достигаются выбором высоты втулок 4,5, равной примерно λ₀/4,6 , где λ₀ - средняя длина волны рабочего диапазона, мм. При этом создаются оптимальные условия трансформации волны TEM в волну H₁₀ и обратно при оптимальном расстоянии от оси втулки до короткозамкнутой стенки ( торцевой) волновода, торцевая короткозамкнутая стенка на этапе настройки делается подвижной. Простота конструкции достигается использованием одного дросселя в рассечке внешнего проводника внешней коаксиальной линии, в прототипе же все внешние проводники коаксиальных линий рассечены и в рассечках установлены соответствующие (длинам волн) дроссели.The minimum losses in the channels - less than 0.1 dB are achieved by choosing the height of the sleeves 4,5 equal to approximately λ ₀ / 4,6, where λ ₀ is the average wavelength of the working range, mm In this case, optimal conditions are created for the transformation of the TEM wave into the H ₁₀ wave and vice versa at the optimal distance from the axis of the sleeve to the short-circuited wall (end) of the waveguide, the short-circuited end wall is made movable at the tuning stage. The simplicity of the design is achieved by using one inductor in the dissection of the external conductor of the external coaxial line, in the prototype all the external conductors of the coaxial lines are dissected and the corresponding (wavelengths) chokes are installed.

Claims

A multi-channel rotating joint containing concentrically arranged coaxial lines with various diameters and a throttle mounted on the external conductor of the external line, characterized in that two types of absorbing rings and bushings are introduced, the first bushings in the form of a truncated cone with an axial hole are put on one end of the coaxial outer conductor lines and are attached to it, the second bushings in the form of a truncated cone with an axial hole and an internal choke are put on the other end of the external conductor of the same oaxial lines together with absorbing rings, the upper outer diameter of the bushings is equal to the diameter of the outer conductor of the coaxial line on which the sleeve is worn, the lower outer diameter of the bushings is equal to the inner diameter of the outer conductor of the adjacent coaxial line, and the adjacent ends of adjacent lines have bushings of different types, and the height of the bushings is selected from the condition
h ≈ λ ₀ / 4.6,
where λ ₀ is the average wavelength of the working range, mm