Проектирование кинематической схемы

Задание на проектирование

Тема задания: разработать конструкцию механизма поворота поглощающей пластины П центрального волновода 2 поляризационного аттенюатора в сочетании с отчетным устройством по кинематической схеме, исходным данным и следующим техническим требованиям:

1. Затухание сигнала в волноводе 3 обеспечить поворотом волновода 2 с пластиной П на угол от Q = 0 до Q = Q_max

2. Пластину П изготовить из двойного слоя слюды, толщиной 0.25 мм с нанесением поглощающего слоя из графита.

3. Отверстия входного и выходного волноводов выполнить прямоугольными с размерами 18´28 мм. На концах предусмотреть контактные фланцы.

4. Соединение центрального подвижного волновода с неподвижным выполнить дроссельными фланцами.

5. Для улучшения электрических характеристик контура контактные и токопроводящие поверхности серебрить.

Цель и назначение изделия. Описание принципа действия

Для уменьшения мощности в известное число раз используются приборы, называемые аттенюаторами. Они применяются в различных измерительных приборах, например, в генераторах малых мощностей. Аттенюатор любого типа характеризуется вносимым в тракт затуханием, т.е. отношением мощностей на входе и выходе.

В радиотехническом диапазоне волн применяются аттенюаторы различных типов, в том числе аттенюаторы, обеспечивающие затухание за счёт поглощения мощности материалом, помещённым в электромагнитное поле. Они бывают коаксиальные и волноводные. Схема аттенюатора для круглого волновода, возбуждаемого волной Н1, показана на рисунке 1.

Рис. 1.

Здесь 1 и 3 – неподвижные участки волновода, 2 – его вращающийся участок. Когда все три поглощающие пластины П лежат в одной плоскости, то затухание близко к нулю. По мере поворота поглощающей пластины во вращающейся части волновода затухание на выходном конце волновода увеличивается. Принцип возникновения затухания показан на рисунке 2.

Вектор напряжённости поля Е может быть разложен на составляющую EsinQ в плоскости пластины и составляющую EcosQ, перпендикулярную ей. На выходе средней секции волновода составляющая EsinQ не пропускается. Прошедшая составляющая EcosQ в неподвижной третьей секции восстанавливает первоначальную поляризацию, образуя составляющие Еcos²Q и EsinQ EcosQ, на выходе соседней секции остаётся только составляющая Еcos²Q. Затухание такого аттенюатора определяется выражением:

А = М lg cosQ,

где М – постоянная затухания.

Проектирование кинематической схемы

Кинематическая схема должна обеспечивать поворот подвижной части волновода 2 (см. чертежи) с поглощающей пластиной П относительно неподвижных участков 1 и 3. Её поворот на угол Q осуществляется с помощью рукоятки 5, которая управляет червячной передачей Z₁ - Z₂. Червячное колесо закреплено при этом на подвижном участке волновода. Отсчёт затухания будем вести по шкале 4. График функции затухания А = М lg cosQ показан на рисунке 3.

Описание конструкции

Аттенюатор состоит из корпуса, отлитого из магниевого сплава МЛ5, соединённого фланцами с входным и выходным волноводами. Внутри корпуса на шариковых подшипниках вращается подвижный волновод с поглощающей пластиной. Её вращение осуществляется от ручки настройки с помощью червячной передачи, состоящей из червяка и червячного колеса, насаженного на наружную поверхность подвижного волновода. Поглощающие пластины из слюды с графитовым покрытием установлены также в неподвижных волноводах. Шкала отчетного устройства многооборотная и закреплена на оси червяка. Соединение волноводов бесконтактное, дроссельного типа. Для уменьшения излучения в зазоре в волноводном тракте установлены поглощающие шайбы. Шайбы фиксируются на волноводе с помощью стопорных колец. Так как частота внутренней поверхности волновода сильно влияет на величину затухания, чистоту поверхности назначают не хуже Ra = 0.32 с последующим серебрением. Поглощающие пластины изготовлены из двух слоёв слюды, толщиной 0.25 мм с нанесённым на их внешнюю поверхность поглощающего слоя из графита. Передаточное число червячной передачи u = 12, заходность червяка Z₁ = 4, число зубьев на колесе Z₂= 48, модуль зацепления m = 1 мм.