СВЧ устройства и волноводные приборы

СВЧ устройства и волноводные приборы предназначены для работы в сверхвысокочастотных системах, которые используют различные размеры волноводов и диапазоны частот, приводят к наименьшим потерям сигнала.

ООО «Западприбор» предоставляет возможность поставки следующих типов волноводов и волноводных устройств:

- прямые волноводы любого сечения;

- гибка, скрутка, уголковые переходы;

- переходы с одного сечения на другое, с круглого на прямоугольное;

- коаксиально-волноводные переходы (КВП);

- согласованные нагрузки;

- Т-мосты (тройники);

- направленные ответвители;

- щелевые мосты;

- фазовращатели;

- аттенюаторы;

- делители мощности;

- поляризаторы;

- фильтры;

- облучатели;

- волноводные переключатели;

- селекторы;

- вращающиеся сочленения.

Наше предприятие использует волноводные трубы сечением - 11×5,5; 13×6,5; 19×9,5; 28,5×12,6; 35×15; 40×20; 48×24; 58×25; 72×34; 90×45; 160×80.

Применяемый прокат - медь, латунь Л96, алюминий АД-00.

Сварка - аргонно-дуговая по алюминию.

Пайка - припоями серебросодержащими или их заменителями безсеребряными высокотемпературными.

Покрытие фланцев, волноводов и любых других устройств - меднение, оловирование, анодирование, серебрение, палладирование.

Внутренние покрытия - серебро, олово-висмут, лак.

Для фланцевых соединений волноводных устройств изготавливаются контактные прокладки, герметизирующие прокладки, крепеж.

В зависимости от поставленной задачи волноводы могут производиться из различных материалов, различного сечения, формы и типа:

- тип волновода - жесткий; гибкий;

- сечение - прямоугольное; круглое;

- форма (для жестких волноводов) - повороты; скрутки; скругления;

- материал изготовления - алюминий; латунь.

СВЧ устройства имеют большое значение в функционировании радиосистем. Они соединяют антенны с передающей или приемной радиоаппаратурой. СВЧ устройства осуществляют канализацию электромагнитных волн, обеспечивают правильный режим работы выходных и входных цепей передатчика и приемника, выполняют предварительную частотную фильтрацию сигналов, могут содержать коммутирующие цепи и вращающиеся сочленения, устройства управления положением луча антенны в пространстве и поляризацией радиоволн, устройства контроля функционирования системы.

Волноводные устройства представляют собой искусственные или естественные направляющие каналы, в которых может распространяться волна. При этом поток мощности, переносимый волной, сосредоточен внутри этого канала или в области пространства, непосредственно примыкающей к каналу.

Волновод - это линия передачи, имеющая одну или несколько проводящих поверхностей, с поперечным сечением в виде замкнутого проводящего контура, охватывающего область распространения электромагнитной энергии. В волноводах, как в системах с распределёнными параметрами, возможно существование в нём дискретного набора типов колебаний, каждый тип колебаний распространяется со своими фазовыми и групповыми скоростями. Все типы колебаний обладают дисперсией, то есть их фазовые скорости зависят от частоты и отличаются от групповых скоростей.

Коаксиально-волноводный переход является элементом волноводного тракта, предназначенный для перехода с волноводного тракта на коаксиальный или наоборот. Коаксиально-волноводные переходы представляют собой отрезок металлического волновода, один из концов которого замкнут, другой (волноводный выход) открыт. На открытом конце волновода располагается фланец для подключения к соответствующему фланцу другого волновода-продолжения.

В одном из вариантов осуществления на расстоянии, равном приблизительно одной четверти рабочей длины волны в волноводе от замкнутого конца, на широкой стенке волновода располагается коаксиальный соединитель. Центральный проводник коаксиального соединителя заканчивается штырем, расположенным внутри волновода. Такой переход хорошо согласован в широкой полосе частот, сравнимой с полосой частот одномодового режима волновода.

Коаксиально-волноводные переходы имеют малые потери и отражение, высокую стабильность параметров при большом количестве циклов соединений в диапазоне рабочих температур от -60° C до +85° C.

Волноводные плавные переходы, предназначенные для соединения выхода рупорно-параболической антенны с размерами сечения волновода на выходе антенны 72×72 мм с круглым волноводом диаметром 70 мм, должны обеспечивать хорошее согласование. Волновод перехода изготавливается методом гальванического наращивания меди на стальную оправку. Фланцы для соединения перехода с антенной и с круглым волноводом устанавливаются на волноводе перехода и припаиваются высокотемпературным серебряным припоем.

Ступенчатые и плавные переходы широко применяются в волноводной технике. Наиболее характерным примером такого метода согласования является экспоненциальный рупор. При правильно выбранной его длине вся энергия, распространяющаяся по волноводу, достигает без отражений конца рупора и излучается в пространство. Система волновод-рупор-пространство оказывается почти полностью согласованной. Коэффициент бегущей волны в волноводе будет близок к единице.

Различные типы плавных переходов удобны для соединения прямоугольного волновода с волноводами Н-образного поперечного сечения и гребневыми волноводами.

Гибкий волновод представляет собой гусеничную конструкцию со сцепляющимися звеньями. Эта конструкция обеспечивает три параллельные контактные поверхности, соединяющие каждый виток со следующим; гибкость обеспечивается за счет скользящего движения этих сочленяющихся поверхностей.

Волновод наматывается спирально под большим однородным давлением из формованной тонкой металлической ленты, покрытой серебром. Защитный резиновый чехол окружает витки, и изготовленный таким образом волновод в умеренной степени изгибается, скручивается и растягивается.

Такой тип волновода представляет собой свернутую в спираль конструкцию, но толщина металла очень мала, а края соседних витков обжаты один с другим. Гибкость во всех направлениях достигается за счет изгибания тонких металлических стенок. Лучший контакт возможен за счет уменьшения скручивания.

Бесшовный гофрированный гибкий волновод изготавливается путем гофрирования стенок бесшовной металлической прямоугольной трубы. Витки имеют кольцевую форму, и волновод становится гибким за счет изгибания металлических стенок.

Позвонковый гибкий волновод радикально отличается от ранее рассмотренных конструкций, в нем нет непрерывного пути по металлу, непрерывность электричесокого пути обеспечивается за счет серии дроссельных секций.

Волноводная согласованная нагрузка используется для поглощения электромагнитной волны на выходе СВЧ-волноводного тракта. Согласованные нагрузки применяются на всех линиях, соединяющих передатчик и приёмник сигнала, когда отраженный от конца линии сигнал значительно влияет на работу линии связи. При небольших длинах линий наложение отраженного сигнала приводит к затягиванию фронтов (то есть к снижению скорости передачи), при увеличении длины линии такое наложение сигналов приводит линию в неработоспособное состояние.

К волоноводным СВЧ устройствам также относят СВЧ фазовращатели, которые предназначены для управляемого внешним сигналом изменения фазы СВЧ-излучения проходящего через волноводный тракт.

Фазовращатели используются, в основном, в фазированных антенных решетках для формирования заданной диаграммы направленности.

Направленный ответвитель - это устройство для ответвления части электромагнитной энергии из основного канала передачи во вспомогательный. Направленный ответвитель представляет собой два (иногда более) отрезка линий передачи, связанных между собой определённым образом, основная линия называется первичной, вспомогательная - вторичной. Для нормальной работы направленного ответвителя один из концов вторичной линии (нерабочее плечо) должен быть заглушён согласованной нагрузкой, со второго (рабочего плеча) снимается ответвлённый сигнал, в зависимости от того, какую волну в первичной линии надо ответвить - падающую или отражённую, выбирается, какое плечо вторичной линии будет рабочим. Математически свойства направленных ответвителей описываются с помощью S-матриц.

Аттенюаторы СВЧ-сигналов могут применяться в волноводных СВЧ устройствах. СВЧ аттенюатор используется для калиброванного измерения уровня мощности сигнала, для снижения чувствительности характеристик узла аппаратуры к изменениям импеданса нагрузки, для оперативного изменения коэффициента передачи, балансировки каналов электронной аппаратуры, согласования импедансов в межкаскадных СВЧ-цепях, создания векторных модуляторов, а также при формировании сигналов со сложными видами модуляции.

Делитель мощности СВЧ - это многополюсник СВЧ для разделения сигнала, проходящего по линии передачи, на несколько одинаковых (синфазный делитель) или со сдвигом фазы сигнала на 90° (квадратурные делители). При этом форма сигнала должна оставаться неизменной. Основной задачей, которую должен выполнять делитель мощности в высокочастотной цепи, является согласование волновых сопротивлений.

Волноводный переключатель относится к радиотехнике сверхвысоких частот и предназначен для работы в составе СВЧ-трактов, аппаратуры для коммутации волноводных каналов. Волноводный переключатель обеспечивает защиту передатчика от короткого замыкания в волноводном тракте в момент переключения СВЧ-энергии.