171811. lajstromszámú szabadalom • TEM módusú nagyfrekvenciás kapcsolórendszer az RF/VHF/UHF sávokra
5 171811 6 és a 3 rugalmas lemez közti kapcsolatot a szigetelőanyagból készült 6 tömb biztosítja. A 3 rugalmas lemez úgy van a 6 tömbhöz erősítve, hogy a mozgási síkjára merőleges tengelyen elfordulási lehetősége van és így az érintkező önbeálló, ami a kapcsolási biztonság szempontjából döntő jelentőségű. A mozgató mechanizmus a 3 rugalmas lemezt az 1, 4 és 2 koaxiális tápvonalszakasz elhelyezési síkjában mozgatja. Az elmozdulás útja úgy van megválasztva, hogy a 3 rugalmas lemez az 1 és 4 illetve a 4 és 2 koaxiális tápvonalszakaszok melegpontjához a biztonságos kapcsolásnak megfelelő nyomással érintkezzenek. A kapcsoló az 5 árnyékolóházban van elhelyezve. Az \b ábrán a kapcsoló elrendezés felülnézeti képe látható. Az 5 árnyékolóház és a 3 rugalmas lemez az 1, 2 és 4 koaxiális tápvonalszakaszok hullámellenállásával megegyező hullámellenállású szalagtápvonalat alkot. A 2a ábrán az 1, 2 és 4 koaxiális tápvonalszakasz elvi rajza látható, hullámellenállását a összefüggés definiálja, ahol a és c a tápvonal belső, illetve külső vezetőjének sugara, sr pedig a tápvonalat kitöltő közeg relatív dielektromos állandója. A konkrét megvalósított kapcsolórendszerben Z0 = 50 Ohm-os tápvonalakat alkalmaztunk. A 2b ábrán a 3 rugalmas lemez és az 5 árnyékolóház által alkotott szalagtápvonal elvi képe látható, amelynek hullámellenállását a 60 d •Z0 =—lnl,75 — sr b összefüggéssel lehet megadni, ahol d a 3 rugalmas lemez és az 5 árnyékolóház közti távolságot, b a 3 rugalmas lemez szélességét, sr pedig a kitöltő közeg relatív dielektromos állandóját, vagy a rugalmas lemez vastagságát jelenti. A fenti képletből adott hullámellenállás esetén a 3 rugalmas lemez méretei meghatározhatók. Mint az előzőekben említettük, az elméletileg számított hullámellenállás és a gyakorlatban kivitelezett konstrukció hullámellenállása között mindig van eltérés, mivel a geometriai struktúra torzulását nem lehet és nem is érdemes matematikai eszközökkel leírni. Sokkal célravezetőbb megoldás, ha a közelítő méreteket meghatározzuk a fenti összefüggésből és a reflexiócsökkentést egy utólagos kompenzálási eljárással végezzük el. Jelen esetben a kompenzálási eljárás a d távolság változtatása volt, amellyel az optimális állóhullámarány beállítható. Meg kell említeni, hogy a szigetelőanyagból készült 6 tömb — amelyet a jobb áttekinthetőség kedvéért az ábrán nem jelöltünk — a TEM módustól eltérő más rezgési módusokat is létrehoz, ezek hatása azonban olyan jelentéktelen, hogy az átviteli tulajdonságokat nem befolyásolja lényegesen. A 3. ábra az élettartam vizsgálatok eredményeit reprezentálja. Az „A" görbe az állóhullámarány frekvenciafüggését mutatja 1000 MHz-ig, közvetlenül az összeszerelés után. A „B" görbe ugyanezt a frekvenciafüggést ábrázolja 106 kapcsolási ciklus elvégzése után. Látható, hogy a fokozott használat során a reflexió csökkenő tendenciát mutat, amely az érintkező rugó önbeálló és öntisztító képességének köszönhető. A kapcsolórendszer további előnyeként említhető meg, hogy a mechanikai tűrésekre nem érzékeny, mert méretei a tápvonalszakaszok méreteinél nagyságrenddel kisebbek. A mérések szerint ±0,1 mm gyártási .«zórás ± 1%-nál kisebb változást okoz az állóhullámarányban. A mechanikai szórásokra való érzéketlenség miatt az 5 előállítás leegyszerűsödik, a gyártási költségek lényegesen csökkennek, a selejtszázalék is javul, a szerelési pontatlanságok csak jelentéktelen mértékben szólnak bele az átviteli tulajdonságokba, az egyszerű felépítés a megbízhatóság javulásához vezetett. Az előzőkben 10 leírtak szerint a kapcsolórendszer alkalmas mindenfajta nagyfrekvenciás jel kapcsolására. Alacsony állóhullámaránya, kis átvezetési csillapítása precíziós mérőműszerekben való alkalmazását teszi lehetővé. A kis átkapcsolási idő, az átkapcsoláshoz szükséges alacsony teljesít-15 meny lehetővé teszi programvezérelt mérőautomatákban való jó hatásfokú alkalmazását. Az előzőkben felsorolt tulajdonságok következtében a találmány szerinti kapcsolórendszer kiválóan alkalmazható nagyfrekvenciás programozható csillapítók 20 kapcsolóelemeként. A csillapító felépítésére jellemző, hogy moduláris kiképzésű, így tetszőleges számú fokozat kapcsolható össze a megvalósítandó maximális csillapítás és a csillapításlépcső függvényében. A csillapító felépítésének lényege a következő: a bemenő nagyfrek-25 venciás csatlakozóról — amely tetszőleges lehet, pl. BNC, N, SMA stb., csak a tápvonal és a csatlakozó reflexiómentes illesztését kell megoldani — a jel a középső tápvonalszakaszon a kapcsolóra jut. Innen a kapcsoló állásától függően a 0 dB csillapítású koaxiális 30 átvivő vonalra, vagy a csillapítótagra kapcsolódik. A csillapítótag kimenetéről vagy a 0 dB-es átvivő vonalról az előzőekben leírt kapcsolóval szinkron működő hasonló kapcsolón keresztül jut a jel a kimenetre, vagy a következő fokozat bemenetére. 35 Fentiek figyelembevételével lett kifejlesztetve; például egy 132 dB átfogású 1 dB-es lépésekben programozható DC—1 GHz-es sávban működő csillapító, amelyben a jel kapcsolását a fentiekben leírtak szerint a találmány szerinti kapcsolórendszer végzi. A részletes felépítést és 40 működési elvet, valamint a minőségi paraméterek alakulását a 4., 5. és 6. ábrák alapján ismertetjük. A megvalósított csillapítót két ötfokozatú dekádból alakítottuk ki, amelyek közül az egyik 120 dB, a másik 12 dB átfogású. Ezek összekapcsolásával teljesül a 45 132 dB. A 4a ábrán a teljes csillapító felépítése látható. A Ab ábrán a jobb érthetőség kedvéért külön ábrázoljuk egy fokozat térbeli elhelyezkedését. A 7 nagyfrekvenciás csatlakozóról, amely egyben a csillapító bemenete, 50 a jel a 4 koaxiális tápvonalszakaszon keresztül a 3 rugalmas lemez közvetítésével vagy az 1 koaxiális tápvonalszakaszon — amely a 0 dB-es állást reprezentálja — áthaladva kerül a következő fokozat bemenetére, vagy a 2 koaxiális tápvonalszakaszon haladva a vékonyréteg 55 technológiával készült 8 csillapítótagra kerül és innen halad a következő fokozat bemenete felé a 4 koaxiális tápvonalszakaszon. A bemenő és kimenő jel kapcsolásához egy osztórekeszben tehát két darab előzőekben leírt kapcsoló szükséges. A két kapcsoló egymástól 60 elektromosan szigetelt és együtt mozgatott. A gyakorlati megvalósításban a 6 tömb szigetelőanyagból készül és ehhez van rögzítve a két U alakú 3 rugalmas lemez. Az egyik rugólemez a bemenő jelet kapcsolja vagy a csillapítótag bemenetére, vagy a nullvonalra, a másik 65 a kimenő koaxiális tápvonalszakaszhoz kapcsolja a 3
