2.7. ГИБКИЕ ВОЛНОВОДЫ

2.7.1. Спиральные конструкции

Если возможно перемещение отдельных узлов волноводной системы относительно друг друга, то по крайней мере часть линии передачи должна быть гибкой. Желательно, чтобы линии изгибались в любой плоскости, скручивались и растягивались, и чтобы это могло бы происходить миллионы раз без ухудшения характеристик. В коаксиальных гибких линиях или кабелях обычно используется твердый диэлектрик, например полиэтилен, опрессованный на проводнике, либо сплошном, либо в виде пряди. Диэлектрик экранируется одной, иногда двумя металлическими оплетками, на внешнюю оплетку опрессовывается чехол, обычно из винилового пластика, а для некоторых применений используется дополнительная защита в виде стальной бронированной оплетки.

Широко используются гибкие волноводы [8, 60]; наибольшую трудность представляет создание таких волноводов прямоугольного сечения. В первых конструкциях по аналогии с коаксиальными кабелями применялись проволочные экраны или оплетки [264]. Когда проволоки были параллельны оси, обеспечивалось скручивание,

но не изгиб, а когда проволоки располагались под углом 45°, то волноводы изгибались довольно хорошо, но сопротивлялись скручиванию. Ни один из этих типов не был прочным или пригодным для длительных повторных деформаций.

Улучшенный гибкий волновод представляет собой гусеничную конструкцию со сцепляющимися звеньями, показанную на рис. 2.29, а. 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.

Рис. 2.29. Различные типы гибких волноводов: а — гусеничный гибкий волновод; б - спиральный; в — спиральный паянный (иескручивающийся); г - бесшовный гофрированный (иескручивающийся); д - со швом в нулевой точке (иескручивающийся); е - позвонковый.

Защитный резиновый чехол окружает витки, и изготовленный таким образом волновод в умеренной степени изгибается, скручивается и растягивается. Подобный же тип волновода, показанный на рис. 2.29,б 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, если спаять витки, как показано на рис. 2.29, в. Такие волноводы при большом числе повторяющихся изгибов в плоскостях до малого радиуса имеют большой срок службы.

Бесшовный гофрированный гибкий волновод, показанный на рис. 2.29, г, изготавливается путем гофрирования стенок бесшовной металлической прямоугольной трубы. Витки имеют кольцевую форму, и волновод становится гибким за счет изгибания металлических стенок. Этот волновод прочный, и радиус его изгиба может быть достаточно мал, но скручиваться он не может. В виде конструкции со швом по нейтральной линии (рис. 2.29, д) волноводы изготовляются формовкой тонкой гофрированной полоски в волновод

прямоугольной формы, витки имеют кольцевую форму. соединяющий перекрывающиеся края, пропаивается по центру одной из широких стенок. Этот гибкий волновод легко изгибается вплоть до малых радиусов, но практически не скручивается.

Гибкие волноводы описанных типов изготовляются с размерами поперечного сечения от до Выпускается модификация гибкого волновода со швом по нейтральной линии для легких волноводов из алюминия, а также для гребневых волноводов. Готовый гибкий волновод снабжается на обоих концах соответствующими фланцами; на рис. 2.30, а показан типичный образец гибкого волновода для работы на частоте с размерами поперечного сечения

Рис. 2.30. Собранные гибкие волноводы: а — спиральный образец; частота 9,5 Ггц; поперечное сечение волновода 23x10 мм; б - с гофрированной стенкой (изготовленный путем гальванопластики); частота 35 Ггц, поперечное сечение волновода

Другой тип гибкого волновода, показанный на рис. 2.30, б, конструктивно выполнен в виде гармошки, он изготовляется путем электролитического осаждения [110] на удаляемой оправке с малыми кольцевыми канавками из вязкого металла, например золота, толщиной Волновод снабжается также фланцами и защитной резиновой оболочкой. Г ибкие волноводы специально проектируются для устройств, в которых они будут использоваться, и поэтому часто заранее устанавливается определенная длина, связанная с необходимыми скрутками и поворотами. Гибкость сохраняется при разности давлений порядка Допустимая мощность и затухание не намного хуже, чем у эквивалентного волновода с гладкими стенками, а КСВН лучше, чем 1,05 [203, 216].