187158. lajstromszámú szabadalom • Koaxiális mikrohullámú kapcsoló és kapcsolható csillapító
1 187 158 2 A nagyfrekvenciás kapcsolás és méréstechnika alapvető eszközei közé tartozik a nagyfrekvenciás kapcsoló és az azzal felépített programozható csillapító. Gyakran előfordul, hogy nagyfrekvenciás jelet kell két különböző mérőágra kapcsolni, vagy két jelet kell egy mérőműszer bemenetére adni. Ezt a feladatot végzi el a kapcsoló. A nagyfrekvenciás kapcsoló háromkapus szerkezet, amely a bemeneten lévő jelet a két kimenet bármelyikére adhatja a kapcsoló állásától függően. Lényeges jellemzői, a kapuk feszültség állóhullám aránya, a kimenetelt közötti áthallás, a be- és ki menetek közötti beiktatási csillapítás, valamint a működési frekvencia tartomány. Ezen kívül lényeges szempont a könnyű gyárthatóság, szervizelhetőség, hosszú élettartam, és az alacsony előállítási költség. A fentiekben leirt tulajdonságú eszközök elkészítésére több megoldás született. A Hewlet-Packard cég 3331 ID tip. koax-kapcsolójában és a 33300A és 8495 típusú programozható csillapítóiban élvonalas felépítést használ. A koaxiális csatlakozóról beérkező jel két párhuzamos földlemez közé elhelyezett élére állított szalagvezetőre kerül. Az átkapcsolás az élvonal földlemezekkel párhuzamos síkban történő mozgatásával lehetséges. A kapcsolóval széles frekvenciatartományban (DC-18 GHz) kis állóhullám arányt és nagy áthallást lehet elérni. (US. Patent 3500263). A megoldás hátránya, hogy komoly finommechanikai felkészültséget igényel, a gyártási költségek nagyok. A Weinschel cég 132, 133 és 134 sorozatú csillapítóiban a fentemlitett szabadalom szerinti kapcsolót alkalmazza. A 3200-as sorozatú csillapítóiban, amelyeknek a frekvencia tartománya DC-2 GHz-ig terjed, Teledyne gyártmányú TO 5-ös DPDT típusú kapcsolók találhatók. A Rohde-Schwarz cég DPVP típusú programozható csillapítójában motorokkal működtetett késes rendszerű forgókapcsolókat alkalmaz, ennek megfelelően nagy geometriai méretek mellett pontos mechanikai megmunkálást igényel, így előállítási költségei igen magasak. A DPS és DPSP típusú csillapítókban szimmetrikus szalagvonalból kiképzett kapcsolót alkalmaznak (Patentschrift NSZK 2637084), melynek mozgatásához bonyolult mechanizmus szükséges és az elért frekvencia tartomány (DC-2,7 GHz) nehezen terjeszthető tovább. Az Amphenol cég 303 típusú koaxiális kapcsolóban egy földvezetövel szimmetrikusan körbezárt szalag végzi a kapcsolást oly módon, hogy két rugólemez a bejövő nagy frekvenciás csatlakozó belső erét felváltva zárja a kimenő csatlakozók belső ereihez. (US. Patent 3.739.306) A TELMES Műszeripari Szövetkezet tulajdonát képező 171 811 számú magyar szabadalom alapján gyártott nagyfrekvenciás kapcsolókban és csillapítókban egy síkban elhelyezett koaxiális tápvonalat kapcsolnak össze egy rugólemez segítségével. A konstrukcióból eredően a frekvenciatartomány (DC-1GHZ) csak számottevő mechanikai többletráfordítással terjeszthető ki. A fentiek figyelembe vételével alakítottunk ki egy széles frekvencia tartományban (DC-18 GHz) működő kedvező elektromos paraméterekkel rendelkező nagyfrekvenciás kapcsolót, amely egyszerű eszközökkel kevés mechanikai megmunkáló igénynyel és alacsony gyártási költséggel megvalósítható. A találmány szerinti kapcsoló rendszert, annak működési elvét és felépítését a következőkben ismertetjük. A kapcsoló bemenetének hullámvezetője áll egy földvezetöből, amely négyszögletes keresztmetszetű és oldalai egymásra merőlegesek, valamint egy belső vezetőből, amely szalag formájú és a földvezető oldalával párhuzamos szimmetria síkjában van elhelyezve. A kapcsoló résznél a föld-vezető - a kapcsoló szalag szélesebbik oldalának irányába- folyamatosan kitágul. így a belső vezető azon szakasza (a kapcsoló elem), amely a folyamatosan kitágult földvezetők között foglal helyet, a szalag szélesebbik oldalára merőleges irányba jobbrabalra elmozdulhat. Ezen a szakaszon a kapcsoló szalagot a földvezető csak három oldalról veszi körül. Az alsó és felső éle mentén és - a kapcsoló szalag állásától függően- a jobb illetve bal szélesebbik oldala mentén, azokkal párhuzamosan. A kapcsoló elem két szélső helyzetéhez csatlakozik a két kimenő szakasz, amelynek felépítése azonos a bemenőével. A kapcsoló tetszőleges nagyfrekvenciás koaxiális csatlakozóval ellátható (N, SMA, PC-7). Egyszerűbb megoldás esetén a kimenő oldalról elhagyható a földdel körbezárt szalagvonalas illesztő szakasz. így a kapcsoló elem közvetlenül a koaxiális csatlakozó vagy vezető belső eréhez kapcsolhat. A kapcsoló elemek rögzíthetők a kimenő szakaszhoz is, nemcsak a bemenőhöz. Ezzel elérhető, hogy több kimenő pont kapcsolható a bemenő pontra. Ezzel pl. méréspontváltókban alkalmazható. A kapcsoló eszközök alkalmasak nagy frekvenciás csillapitók be- és kiiktatására is. Ezáltal programozható csillapítók is felépíthetők segítségükkel. A program csillapítókban, méréspontváltókban stb., alkalmazott kapcsolók vezérlését a gyakorlatban elektronikus vagy mechanikus vezérlőegység végzi, amely kézi vagy távvezérelt üzemmódok esetén a kapcsolókat kívánt állásba kapcsolja. A találmány tárgyát példák kapcsán ábrákkal ismertetjük részletesen : 1. ábra. Alkalmazott kapcsoló vázlatos rajza 2. ábra. Illesztő szakasz nélküli kapcsoló vázlatos rajza 3. ábra. Több kimenetű kapcsoló vázlatos rajza 4. ábra, Kapcsolóval felépített csillapító vázlatos rajza 5. ábra. Egy megvalósított kapcsoló mérési eredményei. Az 1. ábrán láthatóan az 1 földvezetőre vannak felerősítve a 3 bemenő koaxiális csatlakozó ill. a 14 „B” kimenő koaxiális csatlakozó, melyek 4 belső vezetői benyúlnak az 1 foldvezetőbe fúrt megfelelő átmérőjű 10 furatba. A bemenő oldalon ebbe be van forrasztva az 5 szalagvezető, amely a 11 négyszög keresztmetszetű üreg oldalával párhuzamos szimmetria síkjában foglal helyet. Megfogásáról a 6 kitámasztó gondoskodik. I 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 56 6C 65 2
