RU2267193C1 - Coaxial double-position switch - Google Patents
Coaxial double-position switch Download PDFInfo
- Publication number
- RU2267193C1 RU2267193C1 RU2004111991/09A RU2004111991A RU2267193C1 RU 2267193 C1 RU2267193 C1 RU 2267193C1 RU 2004111991/09 A RU2004111991/09 A RU 2004111991/09A RU 2004111991 A RU2004111991 A RU 2004111991A RU 2267193 C1 RU2267193 C1 RU 2267193C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inner conductor
- coaxial
- metal
- contact device
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники сверхвысоких частот и может быть использовано, например, для переключения каналов в трактах радиолокационных, телевизионных и связных устройств.The invention relates to the field of microwave technology and can be used, for example, to switch channels in the paths of radar, television and communication devices.
Известен коаксиальный переключатель на два положения, выполненный на основе коаксиального регулируемого делителя [Линии передачи сантиметровых волн. т.2/ Пер. с англ. Под ред. Г.А.Ремеза. - М.: Советское радио, 1951, с.117-120], который содержит входную линию, разветвитель, и два шлейфа с короткозамыкающими плунжерами, включенные параллельно в каждую из выходных линий. Перемещением короткозамыкающих плунжеров можно попеременно осуществлять передачу мощности со входа в любую из двух выходных линий переключателя. Такой коаксиальный переключатель может работать при большой мощности на входе и имеет хорошее согласование в относительно широкой полосе частот (коэффициент стоячей волны Ксти не более 1,25 в полосе частот 5%). Недостатком его является малая величина развязки, т.е. отношение мощности на входе к мощности на отключенном выходе (не более 20 дБ в той же полосе частот).Known coaxial switch to two positions, made on the basis of a coaxial adjustable divider [transmission lines of centimeter waves. t.2 / Per. from English Ed. G.A. Remeza. - M .: Soviet Radio, 1951, pp. 117-120], which contains the input line, splitter, and two loops with short-circuiting plungers connected in parallel to each of the output lines. By moving the short-circuiting plungers, it is possible to alternately transfer power from the input to any of the two output lines of the switch. Such a coaxial switch can operate at high input power and has good coordination in a relatively wide frequency band (standing wave coefficient K st no more than 1.25 in the
Наиболее близким аналогом (прототипом) является коаксиальный переключатель на два положения, развязка в котором может быть получена сколь угодно большой [Линии передачи сантиметровых волн. т.2/ Пер. с англ. Под ред. Г.А.Ремеза. - М.: Советское радио, 1951, с.127-128]. Он содержит входную линию, разветвитель, две выходные линии и переключающий металлический стержень, который может попеременно соединять внутренний проводник входной линии с внутренним проводником одной из выходных линий. Для обеспечения электрического контакта с переключающим металлическим стержнем на внутреннем проводнике входной линии имеется контактное устройство, выполненное в виде металлического стержня, поджимаемого внутренней пружиной, а внутренний проводник каждой из выходных линий снабжен гнездом с упругими контактами. Переключающий металлический стержень может перемещаться при помощи диэлектрических шпилек, проходящих через щель в наружном проводнике коаксиальной линии и закрепленных на наружной каретке, перемещающейся по направляющим.The closest analogue (prototype) is a coaxial switch to two positions, the decoupling in which can be obtained arbitrarily large [Transmission lines of centimeter waves. t.2 / Per. from English Ed. G.A. Remeza. - M .: Soviet Radio, 1951, p.127-128]. It contains an input line, a splitter, two output lines and a switching metal rod, which can alternately connect the inner conductor of the input line with the inner conductor of one of the output lines. To ensure electrical contact with the switching metal rod on the inner conductor of the input line there is a contact device made in the form of a metal rod pressed by an internal spring, and the inner conductor of each of the output lines is equipped with a socket with elastic contacts. The switching metal rod can be moved using dielectric pins passing through a slot in the outer conductor of the coaxial line and mounted on an outer carriage moving along the guides.
Недостатком этого коаксиального переключателя является малая величина пропускаемой мощности. Это объясняется тем, что велико переходное сопротивление контакта внутреннего проводника входной линии с переключающим металлическим стержнем. Контактное устройство выполнено в виде стержня, который входит в отверстие во внутреннем проводнике входной линии и поджимается внутренней пружиной. При таком построении контактного устройства трудно обеспечить прилегание всей торцевой поверхности стержня к поверхности переключающего металлического стержня, что приводит к увеличению переходного сопротивления контакта, искрениям и подгарам при передаче большой мощности.The disadvantage of this coaxial switch is the small amount of transmit power. This is because the transition resistance of the contact of the inner conductor of the input line with the switching metal rod is large. The contact device is made in the form of a rod, which enters the hole in the inner conductor of the input line and is drawn by the internal spring. With such a construction of the contact device, it is difficult to ensure the fit of the entire end surface of the rod to the surface of the switching metal rod, which leads to an increase in the transition resistance of the contact, sparks and fumes during high power transmission.
Решаемой задачей изобретения является увеличение пропускаемой коаксиальным переключателем мощности.The object of the invention is to increase the power transmitted by the coaxial switch.
Технический результат (решаемая задача) достигается тем, что в коаксиальном переключателе на два положения, содержащем разветвитель, в котором внутренний проводник входной линии снабжен контактным устройством, внутренний проводник каждой из двух выходных коаксиальных линий снабжен гнездом с упругими контактами, и переключающий металлический старжень, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения и попеременного соединения внутреннего проводника входной линии с внутренним проводником одной из выходных линий, согласно изобретению контактное устройство выполнено в виде полого металлического цилиндрического отрезка, снабженного с обоих сторон упругими контактами.The technical result (the problem to be solved) is achieved by the fact that in a two-position coaxial switch containing a splitter, in which the inner conductor of the input line is equipped with a contact device, the inner conductor of each of the two output coaxial lines is equipped with a socket with elastic contacts, and a switching metal old iron made with the possibility of reciprocating movement and alternately connecting the inner conductor of the input line with the inner conductor of one of the output lines, According to the invention, the contact device is made in the form of a hollow metal cylindrical section provided with elastic contacts on both sides.
Контактное устройство жестко закреплено на конце внутреннего проводника входной линии и расположено соосно с внутренними проводниками выходных линий. По крайней мере одна из выходных линий выполнена в виде коаксиального уголка с металлическим изолятором, внутренний проводник которого выполнен полым, а переключающий металлический стержень выполнен с возможностью осевого перемещения внутри металлического цилиндрического отрезка контактного устройства и полого внутреннего проводника металлического изолятора коаксиального уголка выходной линии и снабжен диэлектрической тягой, которая служит для возвратно-поступательного перемещения переключающего металлического стержня.The contact device is rigidly fixed to the end of the inner conductor of the input line and is located coaxially with the internal conductors of the output lines. At least one of the output lines is made in the form of a coaxial corner with a metal insulator, the inner conductor of which is hollow, and the switching metal rod is made with the possibility of axial movement inside the metal cylindrical segment of the contact device and the hollow inner conductor of the metal insulator of the coaxial corner of the output line and is equipped with a dielectric traction, which serves for the reciprocating movement of the switching metal rod.
Благодаря наличию отличительных признаков переходное сопротивление контакта между внутренним проводником входной линии и переключающим металлическим стержнем (переходное сопротивление контактной пары: контактное устройство - переключающий металлический стержень) может быть получено очень малым, что позволяет без перегрева, искрений и подгаров передавать большую мощность.Due to the presence of distinctive features, the contact transition resistance between the inner conductor of the input line and the switching metal rod (contact resistance of the contact pair: contact device - switching metal rod) can be obtained very small, which allows transmitting large power without overheating, sparks and fumes.
Дополнительный технический результат - улучшение согласования коаксиального переключателя - достигается тем, что разветвитель снабжен короткозамкнутым согласующим шлейфом, внутренний проводник которого жестко закреплен на контактном устройстве входной линии. Введение согласующего элемента в виде короткозамкнутого шлейфа, длина которого подбирается при настройке, позволяет существенно улучшить согласование коаксиального переключателя в широкой полосе частот.An additional technical result - improving the coordination of the coaxial switch - is achieved by the fact that the splitter is equipped with a short-circuited matching cable, the inner conductor of which is rigidly fixed to the contact device of the input line. The introduction of a matching element in the form of a short-circuited loop, the length of which is selected during tuning, can significantly improve the coordination of the coaxial switch in a wide frequency band.
Изобретение поясняется фиг.1 и фиг.2, на которых приведен пример конкртного выполнения изобретения - коаксиального переключателя на два положения.The invention is illustrated in figure 1 and figure 2, which shows an example of a particular embodiment of the invention - a coaxial switch to two positions.
На фиг.1 показан коаксиальный переключатель на два положения в положении работы на выход 2, а на фиг.2 - в положении работы на выход 1.Figure 1 shows a coaxial switch to two positions in the position of operation to output 2, and figure 2 - in the position of operation to output 1.
Коаксиальный переключатель на два направления (фиг.1) состоит из входной линии 1, разветвителя 2, выходных линий 3, 4 и переключающего металлического стержня 5. Выходная линия 4 выполнена в виде коаксиального уголка с металлическим изолятором 6 с полым внутренним проводником. На внутреннем проводнике каждой из выходных линий имеется гнездо с упругими контактами 7, 8.The two-way coaxial switch (FIG. 1) consists of an input line 1, a splitter 2, output lines 3, 4 and a switching
В варианте исполнения переключателя, показанного на фиг.1 и фиг.2, внутренний проводник выходной линии 1 также крепится с помощью металлического изолятора 9. На внутреннем проводнике входной линии 1 жестко закреплено контактное устройство 10, которое выполнено в виде полого металлического цилиндрического отрезка, расположенного соосно с внутренним проводником выходных линий, снабженного с обоих концов упругими контактами 11, 12. Контактное устройство жестко соединено с внутренним проводником короткозамкнутого согласующего шлейфа 13, который одновременно служит для крепления и центрирования внутреннего проводника коаксиальной входной линии 1. Переключающий металлический стержень 5, который служит для попеременного соединения внутреннего проводника входной линии 1 с внутренним проводником одной из выходных линий, снабжен диэлектрической тягой 14, выполненой, например, в виде диэлектрического стержня, соединенного с одной стороны с металлическим стержнем (с помощью клея, либо резьбы), а с другой стороны - с механизмом переключения. Механизм переключения и входные разъемы коаксиальных линий не показаны.In the embodiment of the switch shown in FIGS. 1 and 2, the inner conductor of the output line 1 is also attached using a metal insulator 9. A contact device 10 is fixed on the inner conductor of the input line 1, which is made in the form of a hollow metal cylindrical section located coaxially with the inner conductor of the output lines provided with elastic contacts 11, 12 at both ends. The contact device is rigidly connected to the inner conductor of the short-circuited
Коаксиальный переключатель работает следующим образом. В показанном на фиг.1 положении переключающего стержня 5 передача энергии происходит от входа переключателя к выходу 2. Связь между выходной линией 3 и входной линией 1 (т.е. связь между выходом 1 и входом) будет слабой, так как осуществляется через отрезок предельного волновода 15 диаметром d и длиной l1. Величина ослабления, вносимого волноводом (развязка между входом и выходом 1) может быть получена сколь угодно большой при условии надлежащего выбора диаметра и длины предельного волновода 15. Коэффициент затухания основной поперечно-магнитной волны E01 в круглом волноводе для длин волн, превышающих критическую, может быть вычислен по формуле [Харвей А.Ф. Техника сверхвысоких частот. T.1 - М.: Советское радио, 1965, с.219]:Coaxial switch operates as follows. In the position of the
где λкр=1,31d - критическая длина волны Е01 в круглом волноводе диаметром d;where λ kr = 1.31d is the critical wavelength E 01 in a circular waveguide of diameter d;
λ - длина волны в свободном пространстве.λ is the wavelength in free space.
Используя соотношение (1) можно определить длину l1 предельного волновода, при которой обеспечивается требуемая величина развязки между входом переключателя и выходом 1 при работе на выход 2:Using relation (1), it is possible to determine the length l 1 of the limit waveguide at which the required isolation between the switch input and output 1 is provided when working at output 2:
A1=λ·l1, дбA 1 = λ l 1 , db
Если переключающий стержень переместить в направлении к выходу 1 до замыкания с контактами 7 (фиг.2), то передача энергии происходит от входа к выходу 1. При этом развязка между входом и выходом 2 может быть получена также очень большой, так как определяется затуханием в предельном волноводе 16 диаметром d и длиной l2, частично заполненным диэлектриком (материал диэлектрической тяги 14). Величина развязки может быть также определена с использованием соотношения (1), но критическая длина волны E01 в круглом волноводе, частично заполненном диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε, определяется при этом, например, из графика [Иларионов Ю.А. и др. Расчет гофрированных и частично заполненных волнлводов. - М.: Советское радио, 1980, с.16, рис. 1.2].If the switching rod is moved in the direction of output 1 until it closes with contacts 7 (Fig. 2), then the energy transfer occurs from input to output 1. In this case, the isolation between input and output 2 can also be very large, since it is determined by the attenuation in
Был изготовлен макет изобретения - переключатель на два положения на 50-омной коаксиальной линии с наружным проводником диаметром 70 мм и внутренним проводником - 30 мм. Контакты на внутреннем проводнике выходных линий и контактном устройстве входной линии - цилиндрические корончатые. Такие контакты наиболее часто применяются в коаксиальных соединителях на большую мощность [Левин А.П. Контакты электрических соединителей радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Советское радио, 1972, с.25-32]. Контакты выполнены из термообработанной бериллиевой бронзы марки БрБ2. Переключающий металлический стержень изготовлен из латуни марки ЛС59 с серебряным покрытием толщиной 12 мкм, а диэлектрическая тяга из фторопласта 4. Переходное сопротивление контактов не более 0,0080 м после изготовления и приработки и не более 0,010 м после 5000 перемещений переключающего металлического стержня в переключателе.A model of the invention was made - a switch to two positions on a 50-ohm coaxial line with an outer conductor with a diameter of 70 mm and an inner conductor of 30 mm. The contacts on the inner conductor of the output lines and the contact device of the input line are cylindrical castellated. Such contacts are most often used in coaxial connectors at high power [A. Levin Contacts of electrical connectors of electronic equipment. - M .: Soviet Radio, 1972, p.25-32]. The contacts are made of heat-treated beryllium bronze grade BrB2. The switching metal rod is made of LS59 brand brass with a silver coating 12 microns thick and the fluoroplastic dielectric rod 4. The contact resistance of the contacts is not more than 0.0080 m after manufacturing and running-in and not more than 0.010 m after 5000 movements of the switching metal rod in the switch.
Испытания показали, что макет переключателя работоспособен при средней мощности на входе 20 кВт. При этом температура внутреннего проводника не превышает 80°С. Развязка между входом и любым из выходов не менее 80 дБ. Коэффициент стоячей волны на входе переключателя не более 1.2 в дециметровом диапазоне в полосе частот 20%.Tests have shown that the layout of the switch is operational at an average input power of 20 kW. The temperature of the inner conductor does not exceed 80 ° C. The isolation between the input and any of the outputs is at least 80 dB. The standing wave coefficient at the input of the switch is not more than 1.2 in the decimeter range in the frequency band of 20%.
Таким образом, использование отличительных признаков изобретения в коаксиальном переключателе позволяет существенно (на 1-2 порядка) увеличить пропускаемую переключателем мощность, а применение согласующего короткозамкнутого шлейфа - улучшить согласование (у прототипа Ксти в полосе частот несколько процентов порядка 1,5).Thus, the use of the distinguishing features of the invention in a coaxial switch can significantly (by 1-2 orders of magnitude) increase the power transmitted by the switch, and the use of a matching short-circuited loop can improve coordination (for the prototype Kst in the frequency band, a few percent is about 1.5).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004111991/09A RU2267193C1 (en) | 2004-04-20 | 2004-04-20 | Coaxial double-position switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004111991/09A RU2267193C1 (en) | 2004-04-20 | 2004-04-20 | Coaxial double-position switch |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004111991A RU2004111991A (en) | 2005-10-20 |
| RU2267193C1 true RU2267193C1 (en) | 2005-12-27 |
Family
ID=35862843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004111991/09A RU2267193C1 (en) | 2004-04-20 | 2004-04-20 | Coaxial double-position switch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2267193C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU552652A1 (en) * | 1976-02-04 | 1977-03-30 | Предприятие П/Я А-3816 | Vacuum coax switch |
| US4652841A (en) * | 1984-05-04 | 1987-03-24 | Hughes Aircraft Company | Squarax switch |
| SU1337941A1 (en) * | 1985-07-11 | 1987-09-15 | Предприятие П/Я Г-4149 | Coaxial line switch |
| US6081169A (en) * | 1995-04-20 | 2000-06-27 | J.E. Thomas Specialties Limited | Circuitry for use with coaxial cable distribution networks |
-
2004
- 2004-04-20 RU RU2004111991/09A patent/RU2267193C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU552652A1 (en) * | 1976-02-04 | 1977-03-30 | Предприятие П/Я А-3816 | Vacuum coax switch |
| US4652841A (en) * | 1984-05-04 | 1987-03-24 | Hughes Aircraft Company | Squarax switch |
| SU1337941A1 (en) * | 1985-07-11 | 1987-09-15 | Предприятие П/Я Г-4149 | Coaxial line switch |
| US6081169A (en) * | 1995-04-20 | 2000-06-27 | J.E. Thomas Specialties Limited | Circuitry for use with coaxial cable distribution networks |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Линии передачи сантиметровых волн. Под ред. Ремеза Г.А. - М.: Сов. радио, 1951, т.II, с.127. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004111991A (en) | 2005-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3265995A (en) | Transmission line to waveguide junction | |
| Rahali et al. | Design of K-Band substrate integrated waveguide coupler, circulator and power divider | |
| Duong et al. | New Elliptic Function Type UWB BPF Based on Capacitively Coupled $\lambda/4$ Open T Resonator | |
| RU2267193C1 (en) | Coaxial double-position switch | |
| US7561013B2 (en) | Small NRD guide bend | |
| US3993966A (en) | In-line waveguide to coax transition | |
| Rahali et al. | Design of V-band substrate integrated waveguide power divider, circulator and coupler | |
| Qin et al. | Analysis, design, and implementation of miniaturized multimode waveguide filters based on epsilon-near-zero channel concept | |
| Rahali et al. | Coupler, Power Divider and Circulator in V-Band Substrate Integrated Waveguide Technology | |
| Cai et al. | Novel compact microstrip dual-mode ring resonator wideband bandpass filter with significantly improved stopband property | |
| CN108288742B (en) | Radio frequency isolation gate, signal isolation method, radio frequency isolation transmission circuit and transmission method | |
| Izqueirdo et al. | Ultra-wideband multilayer substrate integrated folded waveguides | |
| Upadhyay et al. | Development of narrowband microwave bandpass filter for Ku band | |
| US2693582A (en) | Variable coupling device | |
| Attari et al. | A simplified implementation of substrate integrated non-radiative dielectric waveguide at millimeter-wave frequencies | |
| Zhang et al. | A flexible non-radiative dielectric waveguide with a 1-dB loss PCB-to-NRD coupler for mm-wave array applications | |
| KR101651014B1 (en) | Broadband coaxial connector | |
| EP0399739A2 (en) | Waveguide switch | |
| Person et al. | Multi-layer thick-film technology: A convenient way to design compact and efficient microwave components | |
| US20070040629A1 (en) | Nrd guide converter and connected structure of dielectric and conductor | |
| RU2797765C1 (en) | Coaxial-waveguide junction | |
| Collier et al. | Comparison of junctions in both dielectric guides and metallic guides above 75 GHz | |
| JPH04119001A (en) | Directional coupler | |
| US2897313A (en) | Coaxial cable switch | |
| US2903653A (en) | Broad-band hybrid junction |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QA4A | Patent open for licensing | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20111216 |