3.6.2. Вращающиеся сочленения различных типов

Пример вращающегося сочленения для передачи волны с фиксированной плоскостью поляризации показан на рис. 3.28. Здесь использованы колебания вида в круглом волноводе, а дроссели, введенные в устройство, позволяют избежать затруднений, связанных с контактом.

Рис. 3.28. Вращающееся сочленение для волны вида в круглом волноводе.

Частота Диаметр волновода

Так как устройство предназначено для миллиметровых волн, то шарикоподшипники расположены таким образом, чтобы свести осевые размеры сочленения к минимуму. Волна вида с круговой поляризацией симметрична, и конструкции иногда основываются на этом принципе. В сочленении аналогичного типа [129] между двумя оконечными секциями, предназначенными для плоскополяризованных волн, вставлена полуволновая пластина, которая вращается с угловой скоростью, вдвое меньшей скорости вращения сочленения; в этих условиях выходная мощность при всех углах поворота будет постоянной.

Вращающиеся сочленения могут также состоять из нескольких ступенчато-скрученных секций. Одна из таких структур, описанная

Уиллером и Швибертом [184], может поворачиваться на 90° как направо, так и налево. Четыре грани скрутки и все секции устройства имеют размер стандартного волновода. С точки зрения минимизации верхнего предела коэффициента отражения в данном диапазоне частот и углов поворота существует оптимальное распределение общего угла поворота между отдельными гранями скрутки. Этот оптимум лежит где-то между равномерным и биномиальным распределением, и на практике используется ряд В этом случае отношение углов имеет вид что дает значения 18,6, 26,4, 26,4 и 18,6°, составляющих вместе 90°.

Рис. 3.29. Двухканальное вращающееся сочленение. Колебания вида возбуждаются зондом, а вида — щелями на периферии волновода. (См. [128].)

Относительные скорости вращения контролируются металлической лентой со щелями, которая зацепляет штырьки во всех звеньях. Во всем диапазоне работы описанного волновода КСВН был лучше 1,1.

В двухканальном вращающемся сочленении, исследованном Раабом [128] и показанном на рис. 3.29, использовано симметричное распределение поля волны в круглом волноводе. В одном из каналов применяются колебания вида возбуждение которых из прямоугольного волновода осуществляется при помощи центральных зондов. В другом канале используется волна причем возможны различные средства ее преобразования.

В описанном устройстве входная энергия направляется в Т-образное соединение по двум путям. Отражение в месте перехода отсутствует, если высота окружающего волновода вдвое меньше высоты питающего волновода, а также если в месте разветвления помещена треугольная призма нужных размеров. Две волны, распространяющиеся вокруг в противоположных направлениях, будут создавать электрическое поле, узел которого расположен на одинаковом расстоянии от Т-образного соединения, поскольку эта точка действует как короткое замыкание. Следовательно, щели

1 и 2 подобно щелям 3 и 4 всегда уравновешены на любой частоте, в то время как возможный разбаланс между щелями 1 и 2 или 3 и 4 должен быть малым. Концевые стенки вращающегося сочленения расположены от центра щелей на расстоянии четверти длины волны. Такое сочленение для частоты с круглым волноводом диаметром и длиной имело ширину полосы частот по каналу по каналу при КСВН, равном 2. Связь между каналами была меньше чем —42 дб.

Томиясу [171] построил кольцевое вращающееся сочленение, в котором тщательно продуманное расположение позволяет получить ряд каналов. В устройстве использованы два направленных ответвителя типа «трансвар», которые пропускают мощность при трех различных условиях связи. Для первого из них отверстие во вспомогательном волноводе сделано длиннее решетки связи, поэтому в диапазоне относительных перемещений передается вся мощность. Для второго условия часть отверстий закрыта, но общая длина двух каскадно включенных направленных ответвителей достаточна для полной передачи. При третьем условии, когда соединена пара диагональных плеч, ответвитель типа «трансвар» пропускает всю входную мощность.

Сочленение состоит в основном из двух волноводных колец плоскости Е с равными диаметрами, расположенных концентрически так, что узкая стенка у них общая. Электрический контакт обеспечивается продольным зубчатым дросселем [56, 172]. Верхний волновод имеет в общей стенке вырез в секторе 225°, в то время как нижнее кольцо содержит два ответвителя типа трансвар с вырезами в секторе 90°, разнесенными на 45°. При вращении сочленения ответвители последовательно переходят в один из трех описанных режимов, так что выходная мощность не меняется. Однако частотные характеристики обладают большим числом резонансных точек, в которых наблюдается большое затухание. Между этими точками, например в диапазоне вносимые потери и КСВН постоянны.