Подвижные и вращающиеся соединители

Подвижные волноводные соединителиприменяются для смеще­ния и поворота в небольших пределах одной части волноводного трак­та относительно другой. Они делятся на нерезонансныеи резонансные.

Нерезонансные гибкие волноводы имеют или гофрированные стенки (рис. 8, а)с глубиной гофр порядка нескольких миллиметров, или стенки, навитые спирально с зацеплением гусеничного типа (рис. 8, б). Для повышения механической прочности гибкий вол­новод покрывают резиновой оболочкой.

а) б) в)

Рисунок 8 – Гибкие волноводы:

а) – гофрированный; б) – спиральный; в) – резонансный

Резонансный гибкий волновод представляет собой набор очень коротких секций волновода, каждая из которых присоединяется к соседнему с помощью дроссельно-фланцевого сочленения (рис. 8, в),обеспечивающего замыкание по высокой частоте в местах соединений. Зазоры между секциями обеспечивают возможность небольших сме­щений секций, что позволяет производить изгиб или скручивание вол­новода в небольших пределах. Чем больше секций, тем больше может быть угол изгиба или скручивания. Для компенсации отражений, возникающих в разрывах между секциями, длина их берется примерно l/4. Резонансный гибкий волновод имеет повышенные потери за счет просачивания электромагнитной энергии в зазоры между секциями, поэтому с целью экранировки его помещают в гибкую металлическую сетку.

В коаксиальных линиях подвижные сое­динения выполняются с помощью гибких ка­белей. Эти кабели используются иногда и в качестве подвижных соединений между вол­новодами.

Вращающиеся соединителислужат для передачи энергии при непрерывном круговом вращении одной части фидерного тракта от­носительно другой. Для обеспечения невозму­щенной передачи энергии (без модуляции за счет вращения), во вращающихся соединени­ях используются в основном круглые волно­воды с типами волн, поля которых имеют осе­вую симметрию(Е₀₁, Н₀₁и др.), и коаксиаль­ные линии.

Вращающиеся волноводные соединители содержат переход от прямоугольного волно­вода с волной типа Н₁₀к круглому с симметричной волной, устройст­во, обеспечивающее вращение одной части круглого волновода отно­сительно другой, и снова переход от круглого волновода к прямо­угольному.

Рисунок 9 – Вращающееся волновое соединение:

1 – прямоугольный волновод, 2 – круглый волновод, 3 – вращающееся дроссельно – фланцевое соединение, 4 – кольцевой фильтр

Вращающееся соединение, использующее круглый волновод с симметричной волной Е₀₁ показано на рис. 9. Связь между прямо­угольным и круглым волноводами происходит через круглое отверстие в широкой стенке прямоугольного волновода. Однако кроме волны Е₀₁в круглом волноводе возбуждается и волна Н₁₁, низшая по отно­шению к волне Е₀₁и имеющая несимметричную относительно оси волновода структуру поля. Существуют различные способы фильтрации этой волны. В данном случае применяются фильтры типа волны в виде резонансных колец, ось которых совпадает с осью волновода. Резонансное кольцо не препятствует распространению волн типа Е_01, в связи е тем, что линии электрического поля этой волны перпендику­лярны к краям кольца. Выбором размеров кольца можно добиться резонансного отражения им волны Н₁₁. Крепление кольца к волноводу производится с помощью радиально расположенных стержней.

Волна типа Е₀₁ в круглом волноводе создает интенсивные продольные поверхностные токи. Поэтому во вращающемся соединении используется принцип дроссельно – фланцевого соединения.

Вращающиеся коаксиальные соедине­нияделятся на два основных типа: кон­тактные,применяемые при малых скорос­тях вращения и низких уровнях мощности во всем диапазоне СВЧ, и бесконтактные (дроссельные),применяемые при больших скоростях вращения и всех уровнях мощности в дециметровом и сантиметровом диапазонах.

В бесконтактном вращающемся коаксиальном соединении(рис. 10, а) во внутреннем проводнике неподвижной части фидера имеется осевое отверстие длиной Λ/4, в которое, не касаясь стенок и дна от­верстия, входит цилиндрический стер­жень, являющийся продолжением внутреннего проводника вращающейся части фидера. Стержень и отверстие образуют четвертьволновую линию, разомкнутую на конце и имеющую входное сопротив­ление, равное нулю, что и обеспечивает соединение по высокой частоте внутрен­них проводников обеих частей фидера. На этом же принципе основывается и контакт внешних проводников фидера. Четвертьволновая линия образуется наружной поверхностью внешнего про­водника неподвижной части фидера и внутренней поверхностью концентрической муфты, насаженной на вращающуюся часть фидера.

а) б)

Рисунок 10 – Бесконтактное коаксиальное вращающееся соединение

Недостатком такого соединения является наличие кольцевого зазора между внешними проводниками фидера, что приводит к нежелательному излучению энергии. Этот недостаток устраняется во вращающемся соединении, показанном на рис. 10, б благодаря использованию еще одной четвертьволновой линии на внеш­них проводниках. Сопротивление контакта или наличие зазора в мес­те стыка двух четвертьволновых линий не играет роли, так как стык находится в узле тока. Необходимость в отрезках линий длиной чет­верть волны ограничивает применение дроссельных соединений диа­пазоном дециметровых и сантиметровых волн. Полоса рабочих частот таких соединений составляет ±10%.