Криогенная гиперзвуковая линия задержки импульсных свч сигналов

Криогенная гиперзвуковая линия задержки импульсных свч сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

<»945950

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалист ическии

Республик (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29. 12. 80 (21) 3227494/18-23 (51)М. Кл.

Н 03 Н 7/30

Н 03 Н 9/30 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 23.07.82. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 23.07.82 но делам изобретений и открытий (53) УД1(621. 374. .55(088.8) (72) Авторы изобретения

Е. M. Ганапольский, А. П. Королюк и В. В. Тараканов т с офизики с (71) Заявитель

Ордена Трудового Красного Знамени институт и электроники (54) КРИОГЕННАЯ ГИПЕРЗВУКОВАЯ ЛИНИЯ ЗАДЕРЖКИ

ИМПУЛЬСНЫХ СВЧ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в устройствах временной обработки импульсных .СВЧ сигналов.

Известна криогенная гиперзвуковая .5 линия задержки (Jl3) импульсных СВЧ сигналов, содержащая помещенные в криостат с жидким азотом, водородом или гелием линию передачи СВЧ, связанный с ней коаксиальный резонатор и кварцевый звукопровод в виде цилиндра с оптически плоскими и параллельными торцами, установленный с зазором по отношению к торцу внутреннего проводника коаксиального резонатора (1).

Задержка импульсного сигнала в этой линии реализуется при многократных отражениях гиперзвукового импульса от плоско-параллельных торцов зву- 2о копровода. При этом каждому импульсу на входе линии соответствует последовательность задержанных импульсов, следующих с интервалом, равным времени задержки первого импульса последовательности..Трансформация электромагнитного импульса в гиперзвуковой и обратно производится в поверхностном слое самого кварцевого звукопровода, ориентированного вдоль электрической оси кристалла.

Недостатком этой ЛЗ является малая длительность задержки.

Известна также криогенная гиперзвуковая ЛЗ импульсных СВЧ сигналов, содержащая помещенные в криостат с жидким гелием линию передачи, связан-, ный с ней коаксиальный резонатор, внутренний проводник которого соединен с пьезопреобразователем, и соединенный с ним цилиндрический звукопровод с плоским торцом. Второй конец звукопровода в этой ЛЗ также выполнен плоским j2 j.

Недостатком ЛЗ является уменьшение фазовой стабильности задержанных сигналов по отношению к фазе СВЧ сигнала на входе ЛЗ при увеЬичении дли9459

Линия передачи с резонатором может быть .установлеяа с .возможностью вращения в цилиндрическом стакане, жестко закрепленном на горловине криоста-. та, и снабжена полым цилиндрическим хвостовиком, связанным ходовой резьбой с накидной гайкой, свободно входящей ножевым выступом в паз дна цилиндрического стакана, а торцовая

tTåHêà резонатора выполнена в виде упругой диафрагмы, центральная часть которой прилегает к штоку, проходящему через полость хвостовика и контак3 тельности задержки, например, при подаче более мощного задерживаемого сигнала. Выделяемая в пьезопреобразовэтеле за счет диэлектрических потерь энергия приводит к появлению градиента температур на примыкающей к преобразователю плоской поверхности звукопровода, в результате чего эта поверхность деформируется. Поскольку устойчивое движение гиперзвукового луча в 10 звукопроводе с плоскими отражающими поверХностями имеет место лишь при их взаимной параллельности, деформация одной из них сопровождается нарушением .фазовой стабильности задержанных сиг- 15 налов и ростом потерь на распростра-. нение гиперзвукового импульса в зву-, копроводе.

Цель изобретения - увеличение длительности задержки при сохранении 2О фазовой стабильности задержанных сигналов, а также обеспечение перестройки частоты резонатора.

Это достигается тем, что в криогенной гиперзвуковой ЛЗ импульсных СВЧ 2s сигналов, содержащей помещенные в криостат с жидким гелием линию передачи, связанный с ней коаксиальный резонатор, внутренний проводник которого соединен с пьезопреобразователем, и соединенный с ним цилиндрический звукопровод с плоским торцом, коаксиальный резонатор расположен аксиально с линией передачи, при этом в общей стенке между ними выполнено отверстие, во внутреннем проводнике резонатора выполнен аксиально-.симметричный канал, в котором установлен своим плоским торцом звукопровод, противоположный торец которого име- 40 ет сферическую форму, а пьезопреобразователь соединен со сферическим торцом звукопровода и прилегает своей внешней поверхностью к торцовой стенке резонатора.

50 4 тирующему с дном накидной гайки, при этом звукопровод подпружинен со. стороны плоского торца в осевом направлении.

Кроме того, внутренний проводник резонатора может быть выполнен в виде пружинящей разрезной втулки, охватывающей звукопровод по его цигиндрической поверхности.

На чертеже изображена конструкция предложенной ЛЗ.

ЛЗ содержит транспортный гелиевый криостат 1, заполненный жидким гелием, в который помещена линия передачи 2 и расположенный аксиально с ней коаксиальный резонатор 3, связанный с линией передачи 2 отверстием 4 в общей стенке. Во внутреннем проводнике 5 коаксиального резонатора 3 выполнен аксиально-симметричный канал, в котором установлен своим плоским торцом цилиндрический звукопровод 6.

Противоположный торец звукопровода 6 имеет сферическую форму и соединен с пьезопреобразователем 7, например, в виде полуволновой пленки окиси цинка, напыленной в вакууме на сферический торец звукопровода. Своей внешней поверхностью пьезопреобразователь 7 плотно (без зазора) прилегает к торцовой стенке 8 коаксиального резонатора 3. Линия передачи 2 с резонатором

3 установлена в цилиндрическом стакане 9, жестко закрепленном на горловине криостата, и снабжена полым цилиндрическим хвостовиком 10, связанным ходовой резьбой с накидной гайкой 11, свободно входящей ножевым выступом 12 в паз дна цилиндрического стакана 9. ЧЬрцовая стенка резонатора выполнена в виде упругой диафрагмы 8, центральная часть которой прилегает к штоку Т3, проходящему через полость хвостозика 10. Прилегающий к диафрагме 8 торец штока 13 выполнен в виде сферы, обращенной вогнутостью в сторону диафрагмы и имеющеи тот же радиус кривизны, что и прилегающая к диафрагме с внутренней стороны резонатора 3 поверхность пьезопреобразователя 7. Другой торец штока 13 имеет выпуклую шаровую поверхность и находится в контакте с дном накидной гайки 11. Звукопровод

6 подпружинен со стороны плоского торца пружиной 14 в осевом направлении

Для исключения воздушного зазора между кромкой внутреннего проводника-5

5950 6 . перестройки. После настройки на заданную частоту ножевой выступ 12 выводится иэ зацепления с пазом дна цилиндрического стакана 9. и в этом положении линия передачи 2 фиксируется.

Аксиальной симметрией всего устройства-резонатора и линии передачи и размещением звукопровода в аксиально-симметричном канале, выполненном во внутреннем проводнике коаксиального резонатора, обеспечивается создание в.звукопроводе аксиально-симметричного температурного поля. При этом тер-. мическая деформация сферического торца звукопровода также имеет. аксиальную симметрию и не нарушает устойчивости движения гиперзвукового луча.

Тем самым обеспечивается увеличение, по сравнению с известным устройством, длительности задержки при сохранении фазовой стабильности задержанных сиг= налов.

Звукопровод изготовляют иэ монокристалла ниобата лития в виде цилиндрического стержня диаметром 4 мм и длиной 44 мм. Поверхность одного торца плоская, другого - выпуклая сферическая с радиусом кривизны 45 мм.

Ось цилиндра с точностью 0,5 ориентирована вдоль оптической оси кристалла. Роль пьеэопреобразователя выполняет тонкий поверхностный слой сферического торца звукопровода. Стабильность фазы задержанных сигналов измеряется путем сравнения задержанного импульса с опорным СВЧ сигналом. В качестве опорного сигнала используется задержанный на то же время сигнал с выхода второй криогенной ЛЗ, причем звукопровод второй ЛЗ отличается по длине (благодаря чему та же, что и в первой ЛЗ, задержка достигается при друroM числе переотражений) и расположен в другом транспортном гелиевом криостате. Такая ЛЗ обеспечивает задержку СВЧ импульса на время до 2 мс по уровню 10 о Вт с стабильностью фазы задержанных сигналов порядка долей градуса. Диапазон перестройки составляет 103 от центральной частоты резонатора.

По длительности задержки СВЧ сигнала и фазовой .стабильности предложенная ЛЗ в 5-10 раз превосходит дру" гие известные ЛЗ.

5 94 и цилиндрической поверхностью эвукопровода 6 на цилиндрической поверхности внутреннего проводника 5 выполнены продольные прорези, благодаря которым вдоль кромки реализуется пру- 5 жинящий контакт между стенкой канада и звукопроводом 6, а внутренний проводник 5 имеет вид разрезной пружинящеи втулки, охватывающей звукопровод

6 по его цилиндрической поверхности.

Наружный и внутренний проводники коаксиальной линии передачи 2 и цилиндрическая поверхность стакана 9 изготовлены из тонкостенных нейзильберовых трубок. Линия передачи с резонатором и полость цилиндрического стакана герметизированы от окружающей среды, а с гелиевым объемом криостата 1 сообщается посредством отверстий, находящихся выше уровня жидкого ге- 20 лия. Благодаря этому вся внутреняя полость резонатора и линии передачи заполнена газообразным гелием.

ЛЗ работает следующим .образом.

СВЧ импульс по линии передачи 2 поступает в резонатор 3 и трансформируется пьезопреобразователем 7 в ги- перзвуковой импульс той же частоты.

Последний распространяется вдоль оси цилиндрического звукопровода 6, достигает. противоположного плоского) торца, отражается от него и вновь возвращае гся к пьезопреобразователю. Здесь часть его мощности трансформи35 руется в электромагнитный сигнал,. дру.— гая часть вновь .отражается. Таким образом, каждому импульсу на входе линии соответствует эквидистантная последовательность задержанных импульсов а

40 длительйая задержка реализуется в результате многократных переотражений .„гиперзвукового импульса от плоского и сферического торца звукопровода.

Перестройка частоты обеспечивается вращением линии передачи 2 вокруг

45 своей оси. При этом накидная гайка

11 преобразует вращательное движение линии. передачи 2 с резонатором 3 в поступательное перемещение штока 13, вызывающего прогиб диафрагмы 8 в осе 50 вом направлении. При этом шток 13, центральная часть диафрагмы 8 и звукопровод 6 движутся как одно целое, что исключает возможность возникновения зазора между пьезопреобразоваТелем 7 и диафрагмой 8. В результате эффективность электроакустического преобразования не изменяется во всем диапазоне формула изобретения

1. Криогенная гиперзвуковая линия задержки импульсных СВЧ сигналов, 945950

ВНИИПИ Заказ 5347/72 Тираж 959 Подписное

4 филиал ППП, "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 содержащая помещенные в криостат с жидким гелием линию передачи, связанный с ней коаксиальный резонатор, внутренний проводник которого соединен с пьезопреобразователем, и со- s единенный с ним цилиндрический звукопровод с плоским торцом, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью увеличения длительности задержки при сохранении фазовой стабильности задер- 10 жанных сигналов, коаксиальный резонатор расположен аксиально с линией передачи, при этом в общей стенке между . ними выполнено отверстие, во внутреннем проводнике резонатора выполнен ак-15 сиально-симметричный канал, в котором установлен своим плоским торцом звуко провод, противоположный торец которо, го имеет сферическую форму, а пьезопреобразователь соединен со сферичес-2в ким торцом звукопровода и прилегает своей внешней поверхностью к торцовой стенке резонатора.

2. Линия задержки импульсных СВЧ сигналов по и. 1, о т л и ч а.ю щ а-25 я с я тем, что с целью обеспечения перестройки частоты резонатора, линия передачи с резонатором установлена с возможностью вращения в цилиндрическом стакане, жестко закрепленном на горловине криостата, и снабжена полым цилиндрическим хвостовиком,связанным ходовой резьбой с накидной гайкой, свободно входящей ножевым выступом в паз дна цилиндрического стакана, а торцовая стенка резонатора выполнена в виде упругой диафрагмы, центральная часть которой прилегает к штоку, проходящему через полость хвостовика и контактирующему с дном накидной гайки, при этом звукопровод подпружинен со стороны .плоского торца в осевом направлении.

3. Линия задержки импульсных СВЧ сигналов по пп. 1 и 2, о т л и ч аю щ а я с я тем, что внутренний проводник коаксиального резонатора выполнен в. виде пружинящей разрезной втулки, охватывающей звукопровод по его цилиндрической поверхности.

Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе

1. Патент и 3037174,,кл. 333-30, опублик. 1957.

2. Авторское .свидетельство СССР и 684720, кл. Н 03 Н 9/30, 1977 °