ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МЕХАНИЧЕСКИХ АТТЕНЮАТОРОВ

January 9, 2013 by admin Комментировать »

Парликов в. И., Сосков Ю. А. ОАО «НИЭМИ» ул. Верейская 41, Москва, 121471, Россия тел.: 495-4489475, факс: 495-4437959; e-mail: niemi@alo.ru

Аннотация – Представлены результаты исследований характеристик волноводных механических аттенюаторов «ножевого» и цилиндрического типов. Показано, что при регулировке затухания от О до 20 дБ изменение фазы у цилиндрического аттенюатора в 2-3 раза меньше.

I.                                       Введение

Для регулировки мощности в волноводных трактах широко используются механические аттенюаторы, использующие принцип поглощения СВЧ энергии. Наиболее широко применяются аттенюаторы так называемого «ножевого» типа, в которых пластина из поглощающего материала или из диэлектрика с поглощающим покрытием вводится в узкую щель, расположенную в середине широкой стенки волновода. Конструкции таких аттенюаторов подробно рассмотрены в монографии [1].

II.                              Основная часть

Недостатком вышеупомянутого аттенюатора является большая длина поглощающей пластины, которая при максимальном затухании 20-25 дБ составляет не менее полутора длин волн в волноводе. Другим недостатком такого аттенюатора является большой фазовый сдвиг при регулировке затухания, вызванный введением в волновод длинного отрезка диэлектрического материала с Сг > 1. В ряде радиотехнических систем большое изменение фазы при регулировке проходящей МОЩНОСТИ недопустимо, поэтому в таких системах аттенюатор «ножевого» типа приходится выполнять достаточно сложной конструкции [1].

Относительно недавно была предложена конструкция аттенюатора, в котором поглощающий элемент выполнен в виде полого цилиндра (стакана), облегающего металлический стержень (рис. 1).

Рис. 1. Эскиз конструкции цилиндрического аттенюатора.

Fig. 1 Cylinder attenuator design sl<etch

Толщина стенки поглощающего цилиндра выбирается из условия минимального отражения в заданном диапазоне частот (~Ag/4), а наружный диаметр – из условия обеспечения требуемого диапазона регулирования проходящей мощности.

Аттенюаторы конструкции, представленной на рис.

1,   были выполнены на волноводах нескольких сечений в диапазоне от 6 до 15 ГГц. Аттенюаторы разрабатывались 2-х разновидностей – на максимальное затухание 20 и 10 дБ. Поглощающий цилиндр выполнятся из ферроэпоксида. Например, в аттенюаторе на 20 дБ, выполненном на сечении 28,5 х 12,6 мм, внешний диаметр поглощающего цилиндра был равен 15,8 мм при толщине стенки 2,25 мм. При примерно одинаковых поперечных размерах длина аттенюаторов с поглощающим цилиндром была в 3-4 раза меньше, чем аттенюаторов «ножевого» типа.

На рис. 2 приведены сравнительные характеристики зависимостей изменения фазы при регулировке затухания для аттенюатора «ножевого» типа (кривые 1, 2) и цилиндрического аттенюатора (кривые 3,4). Для каждого аттенюатора эти зависимости сняты на частотах Fh и Fb, отличающихся на 5 %. Как видно из рисунка 2 изменение фазы при регулировки затухания для аттенюатора «ножевого» типа в 2-3 раза больше и имеет больший разброс в диапазоне частот.

Рис. 2.1/1зменение фазы от вносимого затухания (1,3- на частоте Fh, 2,4- на частоте Fe).

Fig. 2. Phase variation versus introduced attenuation (1, 3 – at Fh frequency, 2, 4-at Fe frequency)

Из представленных зависимостей также видно, что аттенюаторы имеют несколько отличающиеся законы изменения фазы при регулировке затухания. В «ножевом» аттенюаторе изменение фазы при введении затухания более равномерно во всем диапазоне регулирования. В цилиндрическом аттенюаторе наибольшая крутизна изменения фазы имеет место до 5-7 дБ затухания, при дальнейшем увеличении затухания изменение фазы существенно меньше. Наиболее вероятной причиной такой характеристики является наличие дна у цилиндра, из-за которого в начале регулирования длина волны в волноводе изменяется быстрее.

На рис. 3 представлены зависимости вносимого затухания от глубины погружения поглощающего цилиндра.

Зависимость КСВН от вносимого затухания для цилиндрических аттенюаторов, выполненных на волноводах сечением 16×8 мм и 28,5х 12,6 мм, приведены на рис. 4. На этом рисунке приведены худшие значения КСВН в полосе 5 %.

Аттенюаторы цилиндрического типа обладают большей рассеиваемой мощностью, поскольку у них теплопередача на металлический корпус значительно выше, чем у ножевых.

Недостатком аттенюаторов цилиндрического типа является наличие повышенных начальных потерь (на 0,6 – 1,5 дБ больше по сравнению с аттенюаторами «ножевого» типа). Такие потери вызваны наличием отверстия большого диаметра в широкой стенке волновода.

Рис. 3. Зависимость затухания от глубины погружения поглощающего цилиндра (1-аттенюатор на 20 дБ,

2 – аттенюатор на 10 дБ).

В заключение авторы выражают благодарность за помощь в проведении фазовых измерений

В.  А. Скотину.

III.                                   Заключение

Волноводные аттенюаторы цилиндрического типа по сравнению с аттенюаторами «ножевого» типа вносят изменение фазы при регулировке проходящей мощности в 2-3 раза меньше.

Аттенюаторы с поглощающим цилиндром имеют большие потери по сравнению с аттенюаторами «ножевого» типа.

IV.                                   Литература

[1]  с. м. Клич. Проектирование СВЧ устройств радиолокационных приемников, Москва, Сов. Радио, 1973 г.

STUDY OF MECHANICAL ATTENUATOR CHARACTERISTICS

ParlikovV. I., Soskov Yu. A.

NiEMi PS

41, Vereisi<aya Str, Moscow, 121471, Russia Pi).: 495-4489475, fax: 495-4437959 e-maii: niemi@aio.ru

Fig. 3. Attenuation versus absorbing cyiinder insertion dept (1 – attenuator at 20 dB, 2 – attenuator at 10 dB)

Annotation – Study results of mechanical attenuator characteristics of «knife» and cylinder types are given. It is shown that while attenuation control from Otill 20 dB, cylinder attenuator phase change is 2 or 3 times less.

Puc. 4. Зависимость KCBi-i от вносимого затухания.

Fig. 4. SWR versus introduced attenuation

The so-called «knife» type of attenuators is used more often, its plate is made of an absorbing material or dielectric covered with absorber, and inserted into a narrow slot located in a waveguide wide side. The drawback of such attenuator is a large phase shift, while attenuation control, caused by insertion into the waveguide of a long piece of material with a large dielectric constant.

Recently, an attenuator design was offered, the absorbing material has a hollow cylinder shape with the bottom that fits closely a metal rod (see Fig. 1).

The absorbing cylinder external diameter material and its wall thickness are chosen in such a way that attenuator reflection in the given frequency range is minimal while providing the required control range of transmission power.

Attenuator, given in Fig. 1, was constructed on waveguides of several cross-sections in the range of 6 through 15 GHz. Two types of attenuators were developed at maximum attenuation of 20 and 10 dB. The absorbing cylinder is made of ferroepoxide.

In Fig. 2 comparative characteristics of phase variation versus attenuation are given for «knife» attenuator (curves 1, 2) and cylinder attenuator (curves 3, 4). The other cylinder attenuator characteristics are given in Fig. 3, 4.

Waveguide attenuators of cylinder type in comparison with attenuators of «knife» type make changes in phase of transmission power that are two or three times less.

Attenuators with absorbing cylinder have large losses in comparison with «knife» type attenuators.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты