J
. министерство
ВЫСШЕГО И рРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР
МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ВРАЩАЮЩИХСЯ
СОЧЛЕНЕНИЙ
Пособие для курсового проектирования
по курсу
"Антенно-фидерные устройства"
Под редакцией канд.техн.наук Б.Я. Мя&агева
।
Утверждено
на заседании Редсовета
как «учебное пособие
29 декабря 1961 г.
имени
Москва - 1962
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие ................................................. 3
Введение .................................................... 4
I
Глава I. Расчет и конструирование коаксиальных вращаю-
щихся сочленении ...........................................  6
§ I.	Расчет коаксиальных вращающихся сочленений ......	6
§ 2.	Конструкции коаксиальных вращающихся сочленений.. ГО
Глава П. Расчет и конструирование волноводных и коаксиаль-
но-волноводных вращающихся сочленений ...................... 20
§ I.	Расчет волноводных сочленений .................... 21
§ 2.	Расчет коаксиально-волноводных сочленений ........ 33
§ 3.	Конструкции волноводных и коаксиально-волноводных
сочленений ............................................ 38
Работа составлена В.Г. Воропаевой
Расчет и конструирование вращающихся сочленений
Редактор В.А. Мартемьянова 1 Техн.редактор К.П. Барановская
Л-102196	Объем 2,5 печ.л.
Цена 8 коп.	Тирах 500	Заказ 19/546
Отпечатано на ротапринте МАИ
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящее пособие предназначено для студентов Московского
авиационного института, выполняющих курсовой проект по антенно-
фидерным,, устройствам. В нем изложена методика расчета и проекти-
рования вращающихся сочленений коаксиального и волноводного ти-
па.
В разделах, где рассматривается методика расчета сочленений,
частично использованы материалы из учебного пособия А.С. Лаврова
"Линии передач".
. Разработка чертежей и описание конструкций вращающихся соч-
ленений сделаны в основном по материалам практики курсового проек-
тирования в Московском авиационном институте.
Вопросы, связанные с механическими особенностями работы вра-
щающихся о членений, в данном пособии не рассматриваются.
3
ВВЕДЕНИЕ
Вращающиеся сочленения предназначены для передачи высокочас-
тотной энергии от неподвижного передатчика к антенне, вращающей-
ся с заданной скоростью в горизонтальной или вертикальной плос-
костях. Соответственно широкому применению в диапазоне сверхвы-
соких частот двух типов фидерных линий, вращающиеся сочленения
делятся на коаксиальные и волноводные. Главная задача проектиро-
вания вращающихся сочленений - обеспечить постоянство передавае-
мой мощности при вращении антенны. Для этого в сочленениях долж-
ны применяться линии с конфигурацией поля, симметричной относи-
тельно оси вращения, или линии с круговой поляризацией распро -
страняющейся волны. Обычно в сочленениях используются коаксиаль-
ные линии с волной типа ТЕМ и круглые волноводы с волнами типа
Eot и Н01 , обладающие осевой симметрией. В точках разрыва
линии между подвижной и неподвижной частями необходимо создать
низкое последовательное сопротивление, а следовательно, и мини-
мальное напряжение в разрыве, что уменьшит утечку энергии и пре-
дохранит контакты от сгорания. Для этого в точке! разрыва линий
последовательно с ними включается коаксиальная дроссельная >сек-
ция, обеспечивающая малое сопротивление в зазоре.
Вращающиеся сочленения можно разделить и по другим признака^
например, широкодиапазонные и узкодиапазонные, работающие на боль-
ших и малых скоростях вращения и т.д.
Основные требования при конструировании сочленений:
I)	при заданной мощности не должен возникать электрический
пробой;
2)	в заданной полосе частот должен быть максимальный коэффи-
циент бегущей волны - к (к.б.в.);
3)	конструктивные требования - механическая прочность, малый
износ, герметичность, антикоррозийность, возможность замены в
случае негодности и т.д.
4
В соответствии с этими требованиями для расчета основных раз-
меров вращающегося сочленения задаются исходные данные:
а)	длина волны X ;
б)	величина передаваемой мощности Р ;
в)	величина к.б.в. в заданной полосе частот ;
г)	скорость вращения, герметичность конструкции и т.д.
5
Глава I
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОАКСИАЛЬНЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ
СОЧЛЕНЕНИЙ
§ Насчет коаксиальных вращающихся сочленений
Два основных типа коаксиальных вращающихся сочленений:
1) кб^мйные коаксиальные сочленения, применяющиеся при ма-
лых скоростях вращения и низких уровнях мощности в метровом, де-
циметровом и сантиметровом диапазонах волн;
2) бесконтактные дроссельные коаксиальные сочленения, приме-
няющиеся при больших скоростях вращения на всех уровнях мощности
(главным образом в сантиметровом диапазоне).
Первый тип вращающихся сочленений достаточно подробно описан
в книге [ 2] (широкого применения в современных радиолокационных
станциях не имеет).
Дроссельное вращающееся сочленение показано на фиг.1 и 2.
Фиг.1. Бесконтактный четвертьволновый
1 разомкнутый дроссель коаксиального вра-
щающегося сочленения.
В таких сочленениях трущийся контакт между подвижной и непод-
вижной частями линий заменяется электрическим коротким замыканием
по высокой частоте в сечении ДА (фиг.2). Короткое замыкание по-
лучается за счет последовательного включения с внутренним и наруж-
ным проводниками коаксиала в месте зазора короткозамкнутых полу-
волновых линий (фиг.2), входные сопротивления которых равны нулю.
Полуволновая секция разбивается на два участка по четверти длины
волны, чтобы трущееся соединение линий находилось в том месте,
где амплитуда тока близка к нулю. В этом случае потери на нагре-
вание в месте соединения будут малы. Незначительным будет н
6
трущийся
контакт.
влияние срабатывания трущихся соединений на входное сопротивле-
ние в зазоре.
На фиг.1 показана дроссель-
ная секция, образованная ра-
зомкнутой коаксиальной линией
в четверть длины волны, дающей
в месте зазора малое входное
сопротивление. Такая секция
обычно применяется в сочлене-
нии внутреннего проводника коаю
с нала'.	.
Если через х обозначить
гчмиапное гопоотивление rm- Фиг-2- Бесконтактный полувГолно-
суммарное сопротивление, скла вый заикнутый дроссел 1 коакси-
дывающееся из входных сопротив- ального вращающегося сочленения,
лений дросселей внутреннего и
внешнего проводов коаксиальной линии (фиг.2), то эквивалентная
схема включения этого сопротивления в линию мохет иметь вид, по-
казанный на фиг.З.
Для уменьшения зависимости
входного сопротивления дроссе-
ля от частоты увеличивают вол-
X- хг+х'г
новое сопротивление р, внеш-
него четвертьволнового участка
Фиг.З. Эквивалентная схема вклю-
чения дросселей в линию.
наружной линии ВС по сравнению с волновым сопротивлением р2
внутренней линии ДЕ . Обычно выбирается р(  2,5 fr 5 р2 . Для
волновых сопротивлений дроссельных линий внутреннего и внешнего
проводника коаксиала практически получены следующие соотношения:.
волновое сопротивление линии I (фиг.2) внешнего проводника берет-
ся в~2 * 2,5 раза меньше волнового сопротивления линии I внутрен-
него проводника р{ = (2 * 2,5) pt , а‘волновое сопротивление
линин 2 внешнего проводника в 3 $• 3,5 раза меньше волнового сопро-
тивления линии 2 внутреннего проводника р2 = (3 < 3,5)рг ; вол-
новое же сопротивление линии 2 наружного проводника коаксиала в
5 * 10 раз меньше волнового сопротивления основной коаксиальной
линии ро » (5 * 10) рг .
Зазор между проводниками дроссельной линии 2 берется малым
(0,5-2 мм), причем его уменьшение ограничивается только конструк
тивннми и, технологическими требованиями. Те же соображения отно -
7
сятся и к выбору зазора в сечении Д/Г (см.фиг.2), который может
составлять 0,2-1 мм.
Порядок расчета основных раз-
меров коаксиального вращавше-
гося сочленения
I.	Выбирается волновое сопротивление основной коаксиальной
линии вращавшегося сочленения р0 . Чтобы выполнить дроссельное
соединение диаметр внутреннего проводника коаксиала d должен
быть?не менее 6 мм. Диаметр наружного проводника коаксиала D вы-
бирается из следувщих условий: если требуется, чтобы коаксиальная
линия пропускала максимальнув мощность, то отношение — 2,72;
если требуется получить минимальные потери в линии, тоЯ -|-= 3,6.
Задавшись отношением $- , находят р0 волновое сопротивление
основной коаксиальной линии вращавшегося сочленения
р0 =138	ом.	(I)
Полученное волновое сопротивление может отличаться от заданного
волнового сопротивления всей фидерной линии. Тогда для согласова-.
ния линий могут быть применены согласувщие устройства, расчет и
конструкция которых подробно рассмотрены в работе [2] .
Затем коаксиальную линию, имевшую диаметры d и D , необ-
ходимо проверить на невозможность распространения высших типов
волн, которые ухудшают в сочленении условия передачи энергии. Что-
бы в линии распространялась только основная волна ТЕМ и не распро-
странялись волны высших типов как Е , так и Н , необходимо вы-
полнить условие
т' ^Д+d	/,ч
где А - длина волны генератора или наименьшая длина волны рабо-
чего диапазона.
На жесткие коаксиальные линии не имеется единого стандарта,
поэтому их изготовляют применительно к проектируемому радиоустрой-
ству. В работе [6] приведены параметры некоторых коаксиальных ли-
ний, используемых в промышленности.
2.	Задается величина к.б.в., которая должна быть обеспечена в
необходимой полосе частот. Практически установлено, что к.б.в.
8
не должен быть ниже 0,85 * 0,9; для особо ответственных линий эта
величина повышается до 0,9 t- 0,98. Зная к.б.в. и р0 , можно
определить волновое сопротивление дроссельных линий. Для этого
надо по заданному к.б.в. сначала рассчитать величину реактивно-
го сопротивления X , представляющего сумму входных сопротивле-
ний дросселей внешнего и внутреннего проводников Хг+Х2 ( см.
фиг.Э*):
К=
jx2 + jxh2
jx2 + jx2 +2
jx2 + jx!j
+ ]*г +jx’z
Z-(x2+x’2)
2+(x2 +x2)
(3)
Затем, пользуясь приведенными на стр.7 практическими соотношения-
ми для выбора волновых сопротивлений дроссельных линий, из.урав -
нения (4) определяется одно из сопротивлений, например, р2
где Хо - средняя длина волны диапазона;
Д1= 1 - Хо - отклонение крайней длины волны диапазона от
средней.
Далее из тех же соотношений рассчитываются волновые сопротивления
р2, рР , р, ..Зная величину волновых сопротивлений, можно рас-
считать диаметры дроссельных линий.
3.	Производится проверка, может ли сочленение, имеющее выбран-
ные размеры, пропустить заданную мощность. Максимальная мощность,
которую может передать жесткая коаксиальная линия, рассчитывается
по формуле
» Ели‘Й.К /. D \ .
Ртах = - JT--I h-г) Ьпг,	<5 )
8рв \ 4/
где Ет - (15 <• 20) Ю3 в/См - допустимая напряженность поля.
Следует отметить, что за счет металлических изоляторов и диэ-
лектрических шайб, поддерживающих центральный проводник, предель-
ная пропускаемая линией мощность меньше рассчитанной по формуле
(5). Эти детали также ухудшают согласование в линии и сужают ра-
бочую полосу частот.
§ 2' Конструкции коаксиальных вращающихся сочленений
При проектировании сочленений приходится учитывать, что они
должны иметь определенную скорость вращения, работать при низких
и высоких температурах, а также при разном давлении (самолетные
радиолокационные станции).
Основные конструктивные требо-
вания, предъявляемые к вращаю-
щимся Сочленениям	*
I.	Сочленения должны облагать механической прочностью и малым
износом. Достаточной прочностью и высокой электропроводностью об-
ладает латунь, покрытая серебром. Если контакт внутреннего провод-
ника трущийся, то его наконечник обычно изготавливают из бериллие-
вой меди или фосфористой бронзы. (Такие сочленения используются
обычно при скоростях вращения до 60 об/мин.)
2.	В сочленении должен регулироваться дроссельный зазор между
подвижной и неподвижной частями для экспериментальной настройки и
ремонта.
3.	Сочленение должно легко отделяться от фидерного тракта и
других деталей антенного устройства (для замены новым в случае из-
носа). Для этого на входе и выходе сочленения предусматриваются
фишки, соединяющие его с фидерной системой. -
4.	Чтобы защитить подшипник и сочленение от излучения, кото -
рое может проникнуть через дроссель, предусматривается герметиза-
ция между дроссельной секцией и подшипниками, что также оберегает
дроссель от попадания смазки из подшипников. Одним из способов
герметизации является применение сальников. Если в сальниках ис-
пользовать уплотнение из низкотемпературного изопрена, то обеспе-
чивается герметичность конструкции при низких температурах (до
- 50°С), большой влажности и загрязненности воздуха.
Другой, более распространенный способ герметизации осущест -
вляется с помощью притертых поверхностей и мембраны. Поверхности
должны быть притерты до слипания и образовывать хорошо скользящую
пару, например, сталь - латунь. Для Обеспечения хорошего скольже-
ния в пазы притертых поверхностей набивают смазку (например,
ЦИАТИМ-201). Этот способ герметизации допускает вращение подвиж -
ной части сочленения до 1000 об/мин. Эффективность герметизации
почти не меняется при любых реальных температурах.
10
5.	Для предохранения подшипника от пыли подвижная часть кор-
пуса сочленения отделяется от неподвижной войлочной масляной проб-
кой.
6.	При работе сочленения на больших скоростях вращения (свы-
ше 200 об/мин) используют два больших шарикоподшипника, располо-
женные на двух концах корпуса сочленения.
В случае применения широкополосного дросселя в половину дли-
ны волны с двумя секциями на внутреннем проводнике коаксиала уста-
навливается графито-бронзовый подшипник на стальной шпильке, ко-
торая в разрыве линий поддерживает внутренний проводник. При ра-
боте сочленения на малых скоростях (меньше 60 об/мин) используют
подшипники различного вида: цилиндрические, игольчатые и неболь-
шие шариковые.
Рассмотрим примеры конструкций вращающихся сочленений.
На фиг.4 изображено коаксиальное вращающееся сочленение для
фидерной линии с' волновым (Сопротивлением р = 50 ом. В этом соч-
ленении применен один из наиболее распространенных способов гер-
метизации -. с помощью изопренового кольца 8 (скорость вращения
до 70 Об/мин). Трущиеся поверхности корпуса сочленения выполняют-
(ся из материалов, которые образуют хорошо скользящую пару (напри-
мер, хромированная поверхность - латунь). С помощью гайки 7, сжи-
мая или освобождая кольцо, регулируют начальный натяг изопреново-
го кольца на вращающийся цилиндр. Эта герметизация эффективна при
температурах до -50°С. На наружном проводнике коаксиала применена
полуволновая дроссельная секция, состоящая из двух четвертьволно-
вых участков с разными волновыми сопротивлениями. Дроссельная сек-
ция на внутреннем проводнике представляет разомкнутую четверть -
волновую линию. Для обеспечения вращения в пазы 9 корпуса 3 между
трущимися частями набивается смазка ЦИАТКМ-20Г. В сочленении вход-
ная и выходная коаксиальные линии соединены параллельно друг дру-
гу при помощи металлического четвертьволнового изолятора.
На фиг.5 представлено коаксиальное вращающееся сочленение,
где применен второй, наиболее распространенный способ герметиза-
ции с помощью притертых поверхностей 5,6 и мембраны 4. Поверхнос-
ти должны быть притерты,до слипания и образовать хорошо скользя-
щую пару (например, сталь-латунь). Для создания хорошего скольже-
ния в пазы набивается сиазка ЦЙАТИМ-201. Для обеспечения гермети-
зации с помощью узла 3 производится натяг мембраны в пределах\
II \
' • >(
<£иг.4. Коаксиальное вращающееся сочленение с герметизацией в виде изопренового кольца.
I- четвертьволновый изолятор; 2- дроссельная секция длиной Л /4 на внутреннем проводе
коаксиала; 3- корпус сочленения; 4- коаксиальная линия с р = 50,ом; 5- высокочастот-
ные разъемы; 6- дроссельная секция длиной А./2 на наружном проводе коаксиала; 7- сжи-
мающая гайка; 8- изопреновое кольцо; 9- пазы для смазки.
Фир.5. Коаксиальное вращающееся сочленение с герметизацией в виде мембраны и
притертых поверхностей.
I- высокочастотные разъемы (вставка и розетка); 2- корпус сочленения;. 3- узел
для натяга мембраны; 4- мембрана; 5,6- притертые поверхности; 7- кольцевые
пазы для смазки; 8- трущийся контакт внутреннего провода коаксиальной линии;
9-	дроссельные секции длиной V2 на внутреннем и наружном проводах коаксиала;
>10- коаксиальная линия ср = 50 ом.
............................... , ^ll,.l^M,..^^lfl,|l.!l^l||!,^ll>^i.l|tyHiHI
> » . 1 ’’
О,2-0,4 им. На наружном и внутреннем проводниках применены полу-
волновые дроссельные секции. На внутреннем проводнике на расстоя-
нии х/4 от электрического зазора имеется трущийся контакт 8, pa- U
ботающий с хорошим скольжением (набивается легкая смазка ЦИАТИМ- .
-201 или устанавливается меднографитовый контакт); Для этой кон-
фигурации сочленения расчет размеров дроссельной секции по форму-
лам (3) я (4) проводить нельзя; так как зазоры на! внешнем и внут-
реннем проводниках.не находятся в одном поперечном сечении линии, '
а разнесены на а/4 по длийе. i	...........Up/


: Фиг.6. Коаксиальное врацашцеёсй сочленение с опорами ё
’	‘ виде диэлектрических ша^б.	/
высокочастотные разъемы (вставка, и розетка); опор-
ные шайбы;/з> корпус сочленений; набор коцеп для регу-
лировки задора А;(5з изопреновое уплотнение: коаксиаль-
ная линия; дроссельная секция длиной л./4 на внутреннем
проводнике коаксиала; 8- дроссельнаясекция длиной Х/2
на наружном проводнике коалсиала; 9- гайка специальной фор-
мы для крепления уплотнения; 10- шарикоподшипник.
На фиг.6 изображено коаксиальное вращающееся сочленение, в
котором поставлены шарикоподшипники 10. Такое сочленение может
работать на скоростях до 200 обДин. В качестве герметизирующего
устройства используется изопреновое уплотнение 5, вставленное в
гайку специальной формы 9. На'наружном проводнике коаксиала при-
менена полуволновая замкнутая дроссельная: секция 8, состоящая из
двух параллельных четвертьволновых участков с разными волновыми
сопротивлениями, причем трущийся контакт находится в узле тока.
Дроссельная секция 7 на внутреннем проводнике представляет разом-
кнутую четвертьволновую линию. В этом сочленении герметизирующее
уплотнение помещается между дроссельной секцией и шарикоподшипни-
ком, что предупреждает утечку смазки подшипника в дроссельную сек-
цию, защищает подшипники от излучения, а также препятствует про-
никновению влаги внутрь фидерного тракта. Для регулировки зазора
Л при экспериментальной настройке сочленения предусмотрен набор
колец 4.
На фиг.7 дана конструкция коаксиального вращающегося сочлене-
ния большой мощности (до нескольких сот киловатт), в котором вмес-
то диэлектрических шайб применен уголковый четвертьволновый изо-
лятор I. На внутреннем и наружном проводниках коаксиала исполь -
з уюте я широкополосные дроссельные секции 9 длиной "К/l с двумя
участками, причем трущийся контакт расположен на расстоянии АД
от начала секции в минимуме тока. Внутренний проводник поддержи-
вается 'стальной шпилькой 8, вращающейся в подшипнике из графито-
вой бронзы. Это сочленение работает на оредних скоростях до
300 обДин. Вращение подвижной части линии относительно неподвиж-
ной осуществляется в двух шарикоподшипниках 7, расположенных ia
противоположных концах корпуса 2. Герметизация сочленения обеспе-
чивается изопреновым уплотнением- 3 в виде коАца. Для уравновеши-
вания системы применены два опорных металлических изолятора 4.
На фиг.8 изображено вращающееся сочленение, работающее на боль-
ших скоростях (до 1000 обДин). В сочленении применена герметиза-
ция с помощью притертых поверхностей 4 и мембраны 3. На внутрен -
нем и наружном проводниках коаксиала выполнены широкополосные дрос-
сельные секции II длиной Х/2 с двумя участками. Сочленение ис-
пользуется для соединения-Дйух коаксиальных линий, расположенных
под прямым углом, что осуществляется с помощью уголкового четверть-
волнового изолятора 7. Для обеспечения работы сочленения на больших
Фиг.7. Коаксиальное вращающееся сочленение с опорными
металлическими изоляторами (средней скорости и большой
мощности).
I- уголковый четвертьволновый изолятор; 2- корпус соч-
ленения; 3- изопреновое уплотнение; 4- Уравновешенная
система с двумя опорными изоляторами; 5* высокочастот-
ные разъемы; 6- коаксиальная линия; 7- шарикоподшипники;
8- стальная шпилька в графито-бронзовом подшипиии-а-
9- широкополосные дроссельные секции длиной А. /2 на
внутреннем и наружном коаксиале.
16
Фиг.8. Коаксиальное вращающееся сочленение, работающее^
на больших скоростях.
I- высокочастотный разъем; 2- коаксиальная линия, 3- мем-
брана; 4- притертые поверхности, 5- стальная шпилька в
графито-бронзовом подшипнике; 6- корпур сочленения;
7- уголковый четвертьволновый изолятор; 8- войлочно-мас-
ляная пробка; 9- шарикоподшипники; 10- пазы для смазки;
II- широкополосные дроссельные секции длиной А./2 на
внутреннем и наружном коаксиале.'
17
Глава П
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ВОЛНОВОДНЫХ И КОАКСИАЛЬНО-
ВОЛНОВОДНЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ СОЧЛЕНЕНИИ
Осевая симметрия поля, необходимая для сохранения постоянства
передачи электромагнитной энергии при вращении подвижной части
волноводного тракта относительно неподвижной, имеется в коаксиаль-
ных линиях с основной волной ТЕМ и в круглых волноводах с симме-
тричными волнами типа Е01 и Н01 (фиг.II).
Волка Ни (ТЕ")
Фиг,II. Картины полей волн типа Е0( , Н0(, Н(< в
круглых волноводах.	"
----электрические силовые линии; -----магнитные
силовые линии.
20
Соответственно сочленения разделяются на два основных вида:
'а) волноводные вращающиеся сочленения, которые осуществляют-
ся на круглых волноводах;
б) коаксиально-волноводные вращающиеся сочленения, которые
осуществляются на коаксиальных линиях.
Так как в качестве фидерно^ линии в сантиметровой диапазоне
обычно применяются прямоугольные волноводы с волной Н)0 , то в
конструкцию сочленений включаются также элементы перехода от
прямоугольного волновода к круглому и от прямоугольного - к коак-
сиалу. Коаксиально-волноводные сочленения имеют существенное пре-
имущество в том,-что возникающие в месте соединения коаксиальной
линии с волноводом высшие типы волн быстро затухают, тогда как в
конструкцию чиото волноводных сочленений приходиться включать спе-
циальные устройства для гашения этих волн. Поэтому у коаксиаль-
но-волноводных сочленений зависимость основных параметров от угла
поворота гораздо меньше, чем у волноводных.
Для обоих видов сочленений величины пропускаемой мощности и
полосы частот различаются мало и зависят от конструкции прямого и
обратного переходов волновода в коаксиал.
I.	Расчет волноводных сочленений
В пособии рассматриваются только сочленения, в которых ис-
пользуется симметричная волна Е0) в круглом волноводе.
Сочленения с симметричной волной Н0) (см.фиг.II) имеют ряд
особенностей. Волна Но) при распространении вдоль волновода имеет
наименьшее затухание из всех практически используемых типой волн.
Кроме того, волна Н0) не создает на стенках круглого волновода
продольных составляющих поверхностных тоуов. Это позволяет кон-
струировать круглый волновод сочленения с кольцевым зазором в
месте соединения подвижной и неподвижной частей, не применяя дрос-
сельную секцию. Такое сочленение может работать в широком диапа-
зоне частот (Л^~ 45-50^). Однако из-за сложности возбуждения вол-’
ны Н01 в круглом волноводе в чистом виде (одновременно воэбуж -
даются волны типа Ни , Ещ , Н21, Еп ) этот тип сочленения не по-
лучил широкого практического применения. '
В настоящее время широко распространены волноводные вращающие-
ся сочленения с симметричной волной Ев1 . В этих сочденефях при
переходе от прямоугольного волновода с волной Н(0 к круглому
21* '
скоростях применены два шарикоподшипника 9. Подвижная часть кор-
пуса сочленения 6 отделена от неподвижной войлочно-масляной проб-
кой 8 для предохранения фидерного тракта от пыли и влаги. Внут-
ренний проводник коаксиала поддерживается стальной шпилькой 5,
вращающейся в графито-бронзовом подшипнике.
Z
Фиг.9. Герметичное коаксиальное вращающееся сочленение
для волны 10 см, рассчитанное для работы на высокой
скорости вращения.
I-	уравновешенная система с двумя опорными изоляторами;
2-	шарикоподшипники; 3- изопреновое уплотнение для низ-
ких температур; 4- широкополосные дроссельные секции
длиной % /2; 5- уголковый четвертьволновый изолятор;
6- высокочастотные разъемы; 7- стальная шпилька; 8- уп-
лотнение; 9- графито-бронзовый подшипник; 10- войлочная
масляная пробка; II- коаксиальная линия.
На фиг.9 изображено коаксиальное вращающееся сочленение, пред-
назначенное для работы при низких температурах (до -50°С) на
очень высоких скоростях (до 3000 об/мин). Такую скорость обеспе-
чивает графито-бронзовый подшипник 9 на внутреннем проводнике коа-
ксиала, два больших разнесенных шарикоподшипника 2, изопреновое
уплотнение для низких температур 3 и уравновешенная система с дву-
мя опорными изоляторами I.
На.фиг.10 представлен возможный тип вращающегося сочленения
без дроссельных секций, опор и шайб, которые в основном ограничи-
вают полосу пропускания и передаваемую мощность. Оно состоит из
заполненной диэлектриком*коаксиальной Линии с конусообразным кон-
тактом, который создает длинный путь для утечки высокочастотной
энергии между подвижной и неподвижной частями сочленения. В каче-
стве диэлектрика 2 может быть применен фторопласт. Контакт
18

F л '
смазывается специальной уплотнительной смесью I, которая имеет
диэлектрическую проницаемость того же порядка, как.и у фторо-
пласта и обладает изоляционными свойствами при высоком напряжении.
/. г
5
Фиг.ю. Вращающееся сочленение кон-
тактного типа, заполненное диэлектриком.
I- уплотнительная смазывающая смесь;
2- диэлектрик; 3- контактные пружинные •
пальцы.
На наружный и внутренний проводники одеты контактные пружинные
пальцы 3. Такой тип сочленений может быть использован на любой
частоте. Из-за наличия диэлектрика и механических контактов этот
тип сочленения применяется только при низких скоростях вращения
(несколько об/мин) и на средних мощностях передаваемого сигнала.
19


амгтгжвмийм
волноводу в последнем возникают врлиы: рабочая - Eot и более
низкая паразитная - Н|( . Волна Нн имеет несимметричную Струк-
туру поля и ее энергия в круглом волноводе равна ~ 1%,.поэтому
необходимы специальнее устройства для гашения этой волны (допус-
тимое содержание паразитных несимметричных волн составляет 0,1%
по модности). В конструкциях таких сочленений для подавления пара-
зитных волн широко применяют два вида устройств: а) короткозамкну-
тые шлейфы или "гасящие объемы” м б) резонансные кольца.
. „ А. Расчет сочленений с короткозамкнутыми шлейфами
%
Короткозамкнутый шлейф представляет собой круглый волновод,
включаемый последовательно с возбуждающим прямоугольным и основ-
ным круглым волноводами сочленения. Эквивалентная схема такого
сочленения в виде двухпроводных линий представлена на -фиг.12.
/ Фиг.12. Эквивалентная электрическая схема вращающе-
гося сочленения с гасящими объемами.
Р прямоугольные волноводы; 2- короткозамкнутые шлей-
фы; 3- диафрагмы; 4- круглый волновод.
В этой схеме не учитывается распространение высших типов волн,
которые по длине волновода быстро затухаютДдлина и диаметр шлей-
фа рассчитываются из следующих условий. Если длину шлейфа сделать
•кратной целому числу полуволн типа Е01 , то входное сопротивле-
ние шлейфов.для волны Е01 будет мало, и эта волна без затухания
будет распространяться в круглом волноводе. Если одновременно сде-
лать длину шлейфа кратной нечетному числу четвертей длин волн для '
волны Нц , то входное сопротивление шлейфов для этой волны будет

t
велико, и волна Нн в круглом волноводе распространяться не бу-
дет. Следовательно, длина шлейфов определяется из условий
Е =	'У=(2тН)-^,
I»	т	\
 .где п , m = 1,2,3...,
ЛЕо1 и ЛНн - длины волн в волноводе.
Если учесть, что диапаэонность перехода резко падает при уве-
личении длины шлейфа, то необходимо взять т - I, п = I. Из вы-
ражения (6) можно получить уравнение для определения диаметра
шлейфа Г1	1
_ ЗХнц	X7/
~г' 4
или	’	... - -
%крнн=	« Ц>ЕИ = I.305D'.
Диаметр основного круглого волновода сочленения D опреде -
ляется из условия распространения волны Е0| ( В > 0,76 X ) и за-
тухания высших типов волн (ближайшей - H2I - D < 0,97% ), т.е.
0,76А <Q) < 0^97%. . г ‘	(8)
Проверка круглого -волновода на максимально пропускаемую мощность
не производится, так как в прямоугольном волноводе с волной Ню
электрический пробой наступает быстрее, чем пробой в круглом вол-
новоде при любом типе волны.
Для передачи энергии без отражений волновое сопротивление пря- .
моугольного волновода должно быть согласовано с волновым сопротив-
лением круглого волновода. В качестве согласующих устройств ис-
пользуется емкостные диафрагмы в виде кольцевого выступа, емкост-
ные винты в дне круглого волновода, индуктивные диафрагмы и чет-
вертьволновые трансформаторы^ прямоугольном волноводе. В реаль-
23
—т

в
H
t них конструкциях сочленений с фильтрующим волну Нн устройством
* для согласования чаще всего применяются индуктивные диафрагмы,
положение й размеры.которых подбираются экспериментально.
n-
вк
нЧ
ей,
Фиг. (4. Шлейфовый переход к
вЪлне Ео< для диапазона
волн 3,27-3,33 см.
КОТ»,
фа |
•край,
вне >
буд<
латй
волф .
22 Г 1
На фиг.13 и 14 приведены примеры сочленений со шлейфовыми пе-
реходами для трехсантиметрового диапазона, размеры которых отрабо-
таны экспериментально.
Длина вращающегося сочленения L' (см.фиг.29)г в основном опре-
деляется конструктивной схемой волноводного тракта. Однако надо
учесть, что в местах перехода от круглого вЬлновода к прямоуголь-
ному существует отраженная волна Ео< и остается неотфильтрован-
ной часть мощности волны Нн . Если длина L кратна целому числу
полуволн в волноводе для волны Е0| или Нн , то сочленение пре-
вращается в настроенный для этих волн объемный резонатор. Резонанс
на волне Ев1 улучшает условие передачи энергии, но полоса пропус-
кания системы уменьшается. При резонансе на волне Нн получается
усиление этого типа колебаний и возникает паразитная модуляция ’
передаваемого сигнала. Исходя из этих соображений,длина сочлене -
имя L должна удовлетворять условиям:
'	.	-2	, «о)
И	—'
,23	(1О)|-
где п - 1,2.'
Одновременно выполнить условия (9) и (10) невозможно, поэтому ста-
раются избежать паразитного резонанса на волне Ни , выполняя
24	
условие (IO). Чем меньше длина, сочлеиенжя, тем меньше резонансные
свойства и шире полоса пропускаияя, во при этом одновременно уве-
личивается связь между прямоутольижи волноводами. Для уменьшения
этой связи длина сочленения дата быть L> 1,5 t- 2 Л-ин . Поло-
са пропускания вращающихся сочиевенкв со шлейфовыми переходами не
превышает 0,5 t- 1% при k.6.bi- в 1,5 т 2JL при к.б.в. 0,85. Мощ-
ность, пропускаемая таким сочлетоеимем без опасности пробоя в трех-
сантиметровом диапазоне, составляй 150 квт.
Б. Расчет сочленений с резонансными кольцами
Фиг.15. Вращающееся сочяеиенже, использующее
волну типа Е01 с '^ди|₽гм|им кольцами для
волии яша Hg
а- перпендикулярная иашярязацня; б- параллель-
ная поляризация; в- сочиквеше в сборке. Угол
между волмоведииш 0°.
Этот вид сочленений по сравнеиив с предыдущим имеет более компакт-
ную конструкцию и более тиражу» волосу пропускания частот.
Принцип работы такого устройства заключается в следующем. Для
волны Е01 металлическое кольцо яредатавляет эквипотенциальную по-
верхность, поскольку оно соедвияет точки равного потенциала
(фиг.16). Линии электрического вектора перпендикулярны кольцу. По-
этому при точной ориентировке кольца в волноводе в нем не возбуж-
даются токи и волна EOt распространяется по волневоду без потерь.
25
Для волны же Н(| металлическое кольцо замыкает точки с раз-
ными потенциалами, поэтому в нем возбуждаются токи, имеющие резо-
нанс при длине кольца, равной длине волны в воздухе. Текущие в '
Прямакопный
' батоМ
I,— -------	\
«иг.16. Резонансное кольцо в круглом водно-	Н
*	воде с волнами Е01 и Н|{ .
кольце токи (фиг.16) возбуждают в волноводе волну типа Ни с фа-
зой поля, сдвинутой на 180° по отношению к фазе возбуждающего по-
ля. Поэтому в круглом волноводе такого сочленения за кольцом поля
волны Н( ( взаимно уничтожаются, что обеспечивает высокую степень
ее фильтрации. Резонансная частота кольца определяется размерами
его поперечного сечения и'диаметром. Эквивалентная схема включе-
ния кольца в круглый волнород и обозначения его размеров представ-
лены на фиг.17.	"
Фиг.17. Кольцо в круглом волноводе и его эквивалентная
схема.
а- вид в поперечном сечении; б- вид сбоку; в- эквивалент-
ная схема.
Для кольца с круглым сечением и креплением в виде диэлектри-
ческой шайбы резонансная длина или средний периметр кольца опре-
деляется из выражения
* ?	/. f = (i + m,	(п).
26
"^"“1" .....||Г -1-1Я"Ц. ЧЛ> ,  •	.,^,,.,1.,..^ ,u^,,_r.
 (’ 	/ •
где ft - поправочный коэффициент, зависящий от толщины кольца и
способа его крепления (в среднем величина 3 состав-
ляет 0,15).
В реальных конструкциях сочленений чаще используется крепле-
ние кольца с помощью металлических стержней, припаиваемых к коль-
цу и стенкам круглого волновода. Крепящие стержни располагаются
перпендикулярно диаметральному вектору напряженности электрическо-
го поля волны типа Нн и поэтому не влияют на резонансные свойст-
ва кольца. Для некоторых размеров кольца построены графики зависи-
мости эквивалентного шунтирующего реактивного сопротивления коль-
ца уТУу от частоты ( р - волновое сопротивление линии). Эти гра-
фики изображены на фиг.18, 19, 20.
Фит.18. Эквивалентное шунтирующее реактивное
сопротивление для резонансного кольца в круглом
волноводе.
R - внутренний радиус круглого волновода:
г - внутренний радиус кольца: г0 - эквивалентный
радиус провода кольца, который у кольца из круг-
лой проволоки равен радиусу проволоки.
27
4
ный радиус провода жалмца, который у кольц
кругло* провело» рами радиусу проволоки.

ся
Для кольца из прэвожода заамвхического сечения г0 определяет-
по формуле	/
Хг«=~Г~*
(12)
для кольца прямоугольного сечеяия
<*[ ? ( 4Ь
(13)

28
где d1 и d" - размеры кольца, представленные на фиг.17.
Порядок расчета резонансных размеров кольца
I.	Определяется радиус круглого волновода сочленения из фор-
мулы (8), а также отношение , причем окончательно останав-
ливаются на тех значениях А , которые совпадают с приведенными
на одном из трех графиков (фиг.18,19,20).
Фиг.20. Эквивалентное шунтирующее реактивное
сопротивление для резонансного кольца в круг-
лом волноводе.
R - внутренний радиус круглого волновода;
г - внутренний радиус кольца; г0 - эквива-
лентный радиус провода кольца, который у кольца
из круглой проволоки равен радиусу проволоки.
2.	Из графиков определяется значение А
3.	Задаются формой сеченйя кольца и его толщиной d' • Если
выбирается не круглая форма сечения, d' принимают в пределах
I - 2,5 мм.
29
4.	Для эллиптической или прямоугольной формы сечения кольца
по формулам (12) или (13) по найденному значению Гв и d.' опре-
деляют d"
5.	Из графика, соответствующего, выбранному значению -5- , на-
ходят резонансную величину внутреннего радиуса кольца г , кото-
рая получается для нулевого значения реактивного шунтирующего
сопротивления (-jp- = 0).
Расстояние от кольца до дна круглого волновода сочленения вы-
бирается из конструктивных соображений. Так как оно больше чет -
верти длины волны типа Нп , то практически не влияет на резонанс-
ную частоту кольца.
Для этого вида'сочленений согласование волновых сопротивлений
прямоугольного и круглого волноводов осуществляется с помощью ем-
костных винтов в дне круглого волновода или индуктивных диафрагм
в прямоугольном волноводе. Полученные расчетным путем размеры
кольца окончательно уточняются экспериментально из условия получе-
ния намлучшего к.б.в. в фидерном тракте. *
Длина вращающегося сочленения (см.фиг.15) выбирается из усло-
вия отсутствия резонанса на волне типа Нн . Резонансные свойства
вращающегося сочленения* сильно зависят от углового положения вход-
ного и выходного прямоугольных волноводов. Если угол между ними
равен 0° или 180°, .то крепежные металлические штыри будут перпен-
дикулярны диаметральному вектору напряженности электрического по-
ля волны Нн (см.фиг.15, а), й резонансное кольцо хорошо отразит
эту волну. В этом случае возможный резонанс волны Нн определяет-
ся расстоянием L между фильтрующими кольцами, и для устранения
резонанса необходимо это расстояние взять кратным нечетному числу
четвертей длины волны Н)( .
L = (2n+t)^,	(14)
где п * 1,2.
Если угол между входным и выходным прямоугольными волноводами
равен 90° или 270°, то крепежные штыри будут параллельны диамет -
ральному вектору напряженности электрического поля волны Н|( (см.
фиг.15,б), и кольцо окажется расстроенным. При этом большая часть
энергии волны Н, { пройдет до конца круглого волновода и отразит-
ся. В этом случае резонанс на волне Нн определится расстоянием
30		.
L+L'	(см.фиг. 15,а). Для исключения этого резонанса длина
L + L’ должна быть кратной нечетному числу четвертей длины волны
Ни в круглом волноводе. А так как для исключения резонанса при
углах О и 180° расстояние L выбрано по условию (14), то расстоя-
ние L' определяется так:
L'=n^H,	(15)
где п = 1,2,3.
Вращающиеся сочленения с филирующим резонансным кольцом
имеют полосу пропускания частот порядка 7-8/? при к.б.в. 0,9, и в
трехсантиметровом диапазоне пропускают без пробоя мощность 'до
200 квт.
На фиг.21 показаны размеры экспериментально отработанных кон-
струкций сочленений с резонансными кольцами для трехсантиметрово-
го диапазона волн.
Фиг.21. Практические конструкции переходов с
фильтрующим резонансным кольцом.
а- сочленение, согласованное с помощью четверть-
волнового трансформатора; о- сочленение, согла-
сованное с помощью диафрагмы.
На фиг.21,а представлено сочленение с согласующим устройством
в виде четвертьволнового трансформатора в прямоугольном волноводе,
причем для улучшения согласования и чистоты волны Е01 круглый
волновод в своем основании имеет меньший диаметр (переходы рабо-
тают в диапазоне волн 3,13-3,53 см при к.б.в. > 0,9). На фиг.21,6
изображено сочленение с согласующими устройствами в виде индуктив-
ной диафрагмы в Прямоугольном волноводе и емкостной диафрагмы -
в круглом (работает в диапазоне волн 3,13-3,53 см при к.б.в.>0,9).
31
Сочленение с воляой Е01 в круглом волноводе может работать
в более широкой полосе частот при использовании перехода Кузьми-
на И.А. (фиг. 22), однако величина максимальной пропускаемой мощ-
ности не превышает 100 квт в трехсантиметровом диапазоне волн.
Фиг-22. Переход Н.А. Кузьмина.
а- схема перехода;, б- поверхностные токи;
в- размеры перехода при л ср = 3,2 см.
Водна типа Е01 в круглом волноводе возбуждается с помощью двух
продольных щелей, прорезанных в широкой стенке прямоугольного вол-
новода. Так как продольные щели располагаются на одинаковом рас-
стоянии от торца волновода и по разные стороны от его оси (см.
фиг.22), то создаваемые ими поля находятся в противофазе. Такое
устройство возбуждает волну Е0) , причем мощность паразитной вол-
ны Н(1 не превышает 0,1$ в полосе частот около 20$. На рис.22
представлены экспериментально отработанные размеры такого сочле-
нения для волны А — 3,2 см.
Во всех рассмотренных типах сочленений с волной Е01 в круг-
лом волноводе применяются дроссельные секции, аналогичные дроссель-
ным секциям внешнего провода коаксиального вращающегося сочлене-
ния, так как волна Е01 тохе создает продольные поверхностные то-
ки. Волна Ец возбуждает в коаксиальных линиях дроссельной секции
основную водну TEU. Для расчета размеров линий дроссельной секции
могут быть использованы соотношения, рекомендуемые для расчета
дроссельной секции коаксиального вращающегося сочленения (см.гл.1,
§ I).
32
§ 2. Расчет коаксиально-волноводных сочленений
 Ч — I» ! Ч Ч '! — » ч ч М  » <и Bl I !!! Ч И . .Ч Ч .
Вращающееся сочленение в таких'устройствах осуществляется на
коаксиальной линии. Расчеты размеров коаксиальной линии с волной
типа ТЕМ и линий Дроссельной секции не отличаются от соответст-
вующего расчета коаксиальных сочленений, приведенного в гл.1, § I
Для перехода от прямоугольного волновода с волной Н10 к коакси-
альной линии с волной СТ используются различные конструкции пере
ходов. Йиже рассматривается расчет наиболее распространенных кон-
струкций переходов.
А. Расчет зондового перехода
Схема перехода от прямоугольного волновода к коаксиальной ли-
нии с помощью зонда изображена на фиг.23.
Фиг.23. Зондовый переход от коак-
сиальной линии к прямоугольному
♦	' волноводу.
а- вид сбоку; б- вид с торца прямо-
угольного волновода.
Из фиг.23 видно, что центральный проводник коаксиальной линии
входит в волновод и служит антенной. Па расстоянии Zo от зонда
устанавливается стенка или короткоэамыкающий поршень. Переменной
величиной .является и величина х0 > определяющая положение зонда
в поперечном сечении волновода. От длины зонда f , z0 и Хо
зависит величина активной и реактивной составляющих входного со-
противления зонда. Подбирая f , z0 , х0 л на одной частоте мож-
но добиться согласования активной составляющей входного сопротив-
ления зонда с волновым сопротивлением коаксиальной линии и равен-
ства нулю реактивной части входного сопротивления, Согласование
возможно, если волновое сопротивление коаксиальной линии меньше

33
удвоенного волнового сопротивления волновода, что практически
всегда выполняется. Точный расчет зондового перехода не может
быть проведен, так как в опубликовааигай литературе нет данных для
строгого расчета входного сопротивления вибратора, помещенного в
волновод.
Для расчета размеров зонда можно воспользоваться приближенным
выражением для сопротивления излучения вибратора в волноводе
R	/яхЛ	/2хгЛ
а ол \ а. /	\ Л /
(16)
где
Л - длина волны в волноводе;
Сд - действующая длина вибратора, определяемая по формуле
«*=
4
sin m t it - gr (1-cos к !),
(17)
о
где т=^ -
волновое число.
При определении действующей длины* в первом приближении
гаем,
что распределение
тока по вибратору синусоидальное.
предпола-
Порядок приближенного расчета
зондового перехода
I.	Расстояние зонда от закорачиваний стенки принимается рав-
ным Ze = (0,17 f 0,2) Л .
2.	Активная часть входного сопротивления зонда принимается
равной сопротивлению излучения в волноводе R Е , определяемому
по формуле (16), а реактивная часть - равной нулю.
3.	Для согласования зонда с коаксиальной линией ее волновое
сопротивление р0 должно быть равно активной части входного сопро-
тивления зонда р,= Rz . Из подученного уравнения находят вели-
чину (д , причем считают, что зонд устаиовлеи в середине миро -
кой стенки волновода ( хв=-|- )-
4.	Из выражения (17) рассчитывают действительную длину зонда
е.
5.	Когда антенна работает в диапазоне волн, то длину зонда I
принимают равной четверти длины средме/*волны диапазона в свобод-
ном пространстве (экспериментальные данные), a ze рассчитывают
из выражения (16) для двух крайних воли диапазона.
JR....... • 1 г 	...Г''”...
Переход с малым дишиярсж зонда имеет очень небольшую полосу
пропускания частот. Применяя париковые и каплевидные вибраторы, а
такие вибраторы больших диаметров, модно полосу пропускания сочле-
нений с такими переходами расширять до 30 <• 35% при к.б.в. не ни-
же 0,7 (фиг.24). Сочленения с зондовыми переходами не могут про-
пускать больше мощности, так как из-за малого расстояния между
концом зонда и широкой стенкой волновода может произойти электри-
ческий пробой.
Фиг.24. Зондовый переход с капле-
видным вибратором.
Б. Перехода с Т-ввбратором
В отличие от сочленений с эсндовши переходами сочленения с
Т-ввбратором имеют более широкую полосу пропускания частот. Она
достигает 25% при к.б.в. не шае 0,8 и 45% при к.б.в. не ниже 0,7.
Поперечный стержень Т-образного вибратора эквивалентен вклю-
чению емкости на его конце. При этой распределение тока вдоль
вибратора становится равнсмергаи и остается приблизительно пос-
тоянным в диапазоне частот. Передаваемая мощность таких переходов
в 2-3 раза больше, чем у зоцдадах, я ограничивается пробоем в мес-
те перехода от коаксиальной линии к волноводу. Расчет переходов с
Т-вибратором представляет трудности, и в опубликованной литерату-
ре не приводится, ио описываются Т-образные переходы, размеры ко-
торых получены эксперимектажьво.
На фиг.25 показан переход с Т-образным вибратором для санти-
метрового диапазона волн. Переход соединяет коаксиальную линию с
волновым сопротивлением 50 ом со стандартным волноводом 28,5 х
х 12,6 мм (переход вычерчен в масштабе). Па фиг.26 представлен
переход для диапазона волн 20 * 30 см, соединяющий коаксиальную
линию в волновом сопротивлении 70 ом с волноводом I8Q х 85 мм.
При конструировании переходов, работающих в другом диапазоне волн,
можно воспользоваться размерами рассмотренных переходов, изменив
их пропорционально отношению длин волн.
35

Фиг.25. Трехсантиметровый переход с
Т-вибратором.
а- вид сбоку; б- вид с торца.
Фиг.26. Переход с Т-виОратором.
а- вид с торца; б- вид ободу; в- частотная
характеристика перехода.
В. Кдияавадвве переходы
Сочленения с клииовадшаии переходами по сравнение с другими
рассмотренными переходами имеет самую широкую полосу пропускания.
В этих переходах поперечине сечение волновода плавно изменяется с
помощью клиньев. Изменение волвового сопротивления волновода при
этом происходит на большой ддиие (I г- 1,5 Л ), поэтому отражения
от перехода получается малыми в широкой полосе частот.
Фиг.27. Переход е одним клином,
а- общий вид перехода; б- чертеж клина; в- час-
тотная характеристика перехода^.
На фиг.27 показан переход от коаксиальной линии с волновым со-
противлением 52 ома к стажеартиому волноводу 72 х 34 мм с одним
клином, работающий в десятиеантметровом диапазоне. Полоса пропус-
кания этого переходах составляет 35% при к.б.в. не ниже 0,7. Если
использовать переход 'с двумя клиньями (фиг.28), то полоса пропус-
кания увеличится до бО^Г при к.б.в. не ниже 0,7.
37
Эти переходы могут быть использованы на других диапазонах
волн, если их размеры пересчитать пропорционально отношению длин
волн диапазона.
Фиг.28. Переход о двумя клиньями.
, а- общий вид перехода; б- чертеж
клина.
Г. "Пуговичные" переходы
1 В сочленениях, пропускающих большие уровни мощности, исполь-
1 зуются так называемые пуговичные переходы (см.фиг.35), где пока-
зано сочленение, работающее в диапазоне волн 8-9 см и пропускаю-
щее без пробоя мощность 1-1,5 мгвт. Размеры такого перехода по-
добраны экспериментально.
§ Конструкции’ волноводных и коаксиально-волноводных
сочленений
При конструировании к сочленениям этого вида предъявляются те
же требования, что и к коаксиальным вращающимся сочленениям (см.
гл.1, § 2). Рассмотрим примеры конструкций сочленений, расчет ко-
' торых приводился выше.
На,фиг.29 изображено'волноводное вращающееся сочленение с га-
сящими объемами 3. В качестве герметизирующего устройства исполь-
38
।
39
зуется мембрана 14 с притертыми номрздмкжти1 10 и 13. Для натя-
га мембраны служит гайка со стипюриыки дамбами II. Сочленение мо-
жет работать при любых температурах ва скоростях до 1000 об/мин.
В месте соединения круглых воляоведо® таоияена полуволновая зам-
кнутая дроссельная секция 15, состоящая из двух параллельных чет-
вертьволновых участков с разящей волновыми сопротивлениями, при-
чем трущийся контакт Д находится в узле тока. Подвижный 4 и не-
подвижный 6 круглые волновода мполняютсш как одно целое с гася-
щими объемами, Детали сочленения могут (бить изготовлены различны-
ми способами:	'
а)	литьем под давлением;
б)	гальваническим путем с явсдадухде® обработкой на станках
и т.д. .	Л
Прямоугольный волновод 2 с фланцем I впаивается в круглый вол-
новод припоем Пср-70. Корпус сочленения 8 обычно соединяется с
вращающимся основанием, на котором крепится антенна. Для согласо-
вания волнового сопротивления прямоугольного волновода с круглым
используются индуктивная диаграмма 5„ которая впаивается с двух
сторон в прорези в узких стенках иржоутольного волвовода.
На фиг.30 представлено волноводное вращающееся сочленение с
резонансными кольцами 9. Герметизация в зтом сочленении обеспечи-
вается мембраной 2 и притертыми ждаиааяй 3 и неподвижной 5 поверх-
ностями. Сочленение может работать ла скоростях до 1000 об/мин и
при любых реальных температурах. 3 чадшстве дроссельной секции 14
в круглом волноводе применена оолуваяиовая замкнутая линия, со-
стоящая из двух параллельных четвертавалновых участков с разными
Волновши сопротивлениями. Резйиаиснме кольца 9, выполненные из
проволоки прямоугольного сечежищ, крепятся с помощью металлических
стержней. Стержни припаиваются к коаицу и стенкам круглого волно-
вода. Для согласования прдаоугммшж волноводов II с круглым ис-
пользуются емкостные диафрагма в вал® яимацевого выступа 8 в круг-
лом волноводе и индуктивные итцрм I, впаиваемые в прорези в широ-
кой стенке прямоугольного вшшвщда» Лжаметр нижней части кругло-
го волновода в месте перехода жамеаюц, чтобы уменьшить амплитуду
волны Нн в основном круглом ваяаовщда- Подвижный круглый волно -
вод 15 и неподвижный 10 изготовляются как одно целое с прямоуголь-
ными волноводами одним из спйевйов, уяаяанных выше. Волноводный
фланец 12 припаян припоем Пср-70.
40
Фиг.30. Волноводное вращающееся сочленение с резонансными
кольцами.
I- индуктивные штыри; 2- мембрана; 3- притертая подвижная
поверхность; 4- пазы для смазки,'- 5- притертая неподвижная
поверхность: 6- гайка крепления подшипника; 7- иарико —
подшипник; 8- емкостная диафрагма в виде кольцевого высту-
па; 9- резонансные кольца; 10- неподвииный круглый волно-
вод; II- прямоугольные волноводы; 12- волноводный фланец;
13- гайка для крепления со стопорными шайбами: 14- дроссель-
ная секция в круглом волноводе; 15- подвижный круглый
' волновод. "
41
На фиг.31 показано волноводное вращающееся сочленение с резо-
нансными кольцами 2. В отличие от предыдущего сочленения в ней
применена герметизация в виде низкотемпературного изопренового
уплотнения 12, эффективного до температура - 40°С. Вращение осу-
ществляется в двух цилиндрических подшипниках Ь, которые не за-
щищены от излучения из дросселя, поэтому сочленение может рабо -
тать только на скоростях до 60 об/мин. Резонансные кольца 2, имею-
щие круглое поперечное сечение, крепятся с помощью металлических
Фиг.31. Волноводное вращающееся сочленение с резонансными
кольцами.
I- фланец прямоугольного волновода; 2- резонансные кольца;
3- подвижнш круглый волновод; 4- дроссельная секция в
круглом волноводе; 5- цилиндрические подлинники; 6- гайка
крепления; 7,11- войлочно-масляная пробка; 8- неподвижный
круглый волновод; 9- индуктивная диафрагма; 10- прямоуголь-
ный изогнутый волновод; 12- изопреновое уплотнение; 13- пру-
жинное кольцо.
:Я
Лбы.
l lama Hep-70
Я
. Фиг.32. Коаксиально-волноводное сочленение с зондовым переходом.
1,8,9,15- настраивающиеся короткозамкнутые заглушки; 2- прямоугольный вращающийс
волновод; 3- полуволновая дроссельная секция; 4- корпус сочленения; 5- войлочно-
масляная пробка; б- металлические кольца для крепления и регулировки зазора А;
7- изопреновые уплотнения; 10- фланец прямоугольного волновода; II- зонд; 12- нс
подвижная коаксиальная линия; £3- шарикоподшипник; 14- опорные полистироловые шсйбы.
стержней (на рисунке в сечение не попадают), припаиваемых к коль-
цу и стенкам круглого волновода. Для согласования прямоугольного
изогнутого волновода 10 с неподвижным круглым волноводом 8 исполь
зуется индуктивная диафрагма 9 в прямоугольном волноводе, которая
впаивается в прорези в узкой стенке волновода. Прямоугольный вол-
новод впаивается в круглый волновод, причем подвижный круглый вол-
новод 3 изготовляется вместе с корпусом сочленения. Для крепления
подшипника используется пружинное кольцо 13, которое одновременно
скрепляет подвижную и неподвижную части сочленения. Для предохра-
нения от влаги и-пыли поставлена войлочно-масляная пробка II.
Дроссельная секция в круглом волноводе 4 выполнена в виде полувол-
новой замкнутой линии, состоящей из двух четвертьволновых У част -
ков с разными волновыми сопротивлениями.
На фиг.32 изображено коаксиально-волноводное вращающееся соч-
ленение с зондовым переходом. Герметизация в этом сочленении обес-
печивается изопреновыми уплотнениями 7, укрепленными между метал-
лическими кольцами 6. Одновременно эта система колец дает возмож-
ность регулировать зазор А . Сочленение работает на скоростях до
100 об/мин. Вращение осуществляется в двух разнесенных шарикопод-
шипниках 13. Внутренний проводник коаксиала крепится с помощью
двух полистироловых лайб 14. Для настройки зондового перехода слу-
жат короткозамкнутые заглушки 1,8,9,15, положение которых подби -
рается экспериментально. Дроссельная секция выполнена на внешнем
проводнике коаксиала в виде полуволновой линии, замкнутой на кон-
це, состоящей из двух четвертьволновых участков с разными волно-
выми сопротивлениями. Коаксиальная линия 12 и зонды являются не-
подвижной частью сочленения, тогда как прямоугольный волновод 2
вместе с корпусом сочленения 4 вращается. Для предохранения от
пыли и влаги в сочленении предусмотрена воДдочно-масляная проб-
ка 5.
На фиг.33 изображено коаксиально-волноводное вращающееся соч-
ленение с петлевым переходом 7, создающим магнитную связь коакси-
альной линии с волноводом. Подобное соединение называют еще "внут-
рилинейным" переходом. В конструкции этого сочленения возможно
вращение входного прямоугольного волновода вокруг оси, перпенди -
кулярной оси выходного волновода. При переходе от коаксиальной ли-
нии к прямоугольному волноводу используется зондовый переход 2,
причем шарик на конце зонда служит для расширения полосы пропус-
кания и увеличения пропускаемой мощности. Сочленение работает в
Фиг.34. Коаксиально-волноводное вращающееся сочленение с пуговично-зондовым переходом.
I- заглушка для настройки перехода; 2- пуговичный переход; 3- подвижный прямоугольный
волновод; 4- войлочно-масляная пробка; 5- шарикоподшипники; 6- корпус; 7- пружина для
крепления подвижной притертой поверхности; 8- неподвижный прямоугольный волновод; >
У- фланец; 10- зонд; II- неподвижная коаксиальная линия; 12- мембрана; 13- неподвижная
притертая поверхность; 14- пазы для смазки; Ъ- подвижная притертая поверхность;
lb- гайка для крепления; 17- полуволновая дроссельная секция на внешнем проводнике
коаксиала; 18- крепежный винт.
A
сантиметровом диапазоне волн. Герметизация в этом сочленении осу-
ществляется при помощи мембраны 10 и притертых подвижной II и не-
подвижной 14 поверхностей. Неподвижная поверхность крепится с по-
мощью гайки 13. Сочленение может работать со скоростями до
300 об/мин при любых реальных температурах. Дроссельная секция 5
необходима только на внешнем проводнике коаксиальной линии и пред
ставляет собой полуволновую замкнутую линию с двумя четвертьвол-
новыми участками с разными волновыми сопротивлениям^. Вращение
осуществляется в двух шарикоподшипниках 4, причем их оси располо-
жены перпендикулярно друг другу. Коаксиальная линия 6 и прямо'-
угольный волновод I неподвижны, тогда как перпендикулярный изогну
тый волновод 8 и внутренний провод коаксиала с петлевым и зондо-
вцм переходами вращаются с корпусом сочленения 15. Па фигуре не
представлена проекция сочленения в перпендикулярной плоскости, от
личие которой заключается в том, что широкая стенка волновода ус-
тупом переходит в коаксиальную линию. Для предохранения от пыли и
грязи предусмотрена войлочно- масляная пробка 3 в виде кольца.
Па фиг.34 показано коаксиально-волноводное вращающееся сочле-
нение с пуговично-зондовым переходом, работающее в трехсантиметро-
вом диапазоне волн. Это сочленение может работать при больших скО'
ростях (до 1000 об/мин). Герметизация осуществлена в виде мембра-
ны 12 и подвижной 15 и неподвижной 13 притертых поверхностей. Для
крепления неподвижной поверхности и натяга мембраны служат пружи-
на 7 и гайка 16, а также установлен ряд регулировочных колец.
Внутренний проводник коаксиальной линии II, оканчивающийся зон - •
дом 10 и пуговичным переходом 2, вращается вместе- с прямоуголь-
ным волноводом 3. Для настройки переходов служат заглушки I, ко-
торые после экспериментальной проверки сочленения запаивают-
ся. Дроссельная секция 17 на внешнем проводнике коаксиала выпол-
нена в виде короткозамкнутой полуволновой линии с двумя четверть-
волновыми секциями с разными волновыми сопротивлениями. Корпус
сочленения 6 и прямоугольный волновод 8 неподвижны. Вращение осу-
ществляется в двух разнесенных шарикоподшипниках 5. Для предохра-
нения от пыли и влаги между подвижной и неподвижной частями корпу-
са поставлена войлочно-масляная пробка 4.
На фиг.35 показано коаксиально-волноводное вращающееся сочле-
нение большой мощности с пуговичным переходом. Это сочленение в
диапазоне волн 8 *- 9 см пропускает без опасности пробоя мощность
1-1,5 мгвт. В сочленении используется полусферический пуговичный
переход 3 с вмонтированными дроссельными секциями для обеспечения
/
Фиг. 35.‘ Коаксиально-волноводное вращающееся
сочленение большой мощности с пуговичным пере-
ходом.
I- подшипник; 2- дроссельная секция внутреннего
проводника; 3- полусферический пуговичный пере-
, ход; 4- прямоугольный волновод (34,03x72,13 мм);
5- короткозамкнутая заглушка; 6- дроссельная сек-
ция внешнего проводника; 7- поглощающий диэлек-
трик; 8- коаксиальная линия.
относительного движения между внутренним проводником коаксиальной
линии и "пуговицей". Дроссельные секции на внутреннем и внешнем
проводниках коаксиала 2 и 6 имеют две последовательно соединенные
четвертьволновые секции с различными волновыми сопротивлениями. Та-
кая' конструкция сочленения дает возможность разбирать отдельно
переход и центральный проводник коаксиальной линии, что удобно в
некоторых конструкциях. Сочленение имеет дроссельные секции с обо-
их концов, что оказалось удобным для разрабатываемого волноводного
46
тракта. Внутренний проводник коаксиальной линии 8 вращается в ци-
линдрическом подшипнике I. Так как сочленение рассчитано на боль-
шую мощность, т‘о для подавления утечки высокочастотной энергии
перед подшипником поставлено кольцо из поглощающего диэлектрика 7
‘17

ЛИТЕРАТУРА
I.	Линии передачи сантиметровых волн, под ред. Ремеза Г.А.,,
том I и П, "Советское радио", 1951.
2.	Б е л о р у с о в Н.И., Г р о д н е в И.Н., Радиочас-
тотные кабели, Госзнергоиздат, 1958.
3.	Саусворт Д.Н., Принципы и применения волноводной
передачи, "Советское радио", 1955.
4.	Гуревич А.Г., Полые резонаторы и волноводы, "Совет-
ское радио", 1949.
5.	Дорохов А.П., Расчет и конструирование антенно-фи-
дерных устройств, изд. Харьковского университета, I960.
48