177987. lajstromszámú szabadalom • Szélessávú, koaxiális vonallezáró konstrukció mikrohullámú energia elnyelésére, illetőleg csillapítására
3 177987 4 hővé átalakult energia elvezetése. A teljesítmény növekedésével a konstrukció egyre bonyolultabb, mérete egyre nagyobb, ára egyre magasabb. A teljesítmény disszipálására szolgáló ellenállás túlterhelésre érzékeny. Például a Radiall gyártmányú teljesítménynyelőknél az üzemi terhelhetőség 25 °C környezeti hőmérséklet felett monoton csökken és 75 *C környezeti hőmérsékletnél az üzemi terhelhetőség a névlegesnek már csak a fele, 125 °C-nál pedig nullára csökken az üzemi terhelhetőség (ld. a hivatkozott Radiall katalógust). Túlterhelés esetén a teljesítménynyelő tönkremegy. Az illesztő fémkúp exponenciálisra való megmunkálása körülményes, költséges. 5 10 15 Találmányunk kidolgozásánál célul tűztük ki olyan teljesítménynyelők kidolgozását, mellyel az eddig használt konstrukciók előzőekben vázolt __ hátrányai kiküszöbölhetők. Abból a gondolatbólíQ indultunk ki, hogy ha a mikrohullámú energiát nem a belső, hanem a külső vezeték meghosszabbításában elhelyezett ellenálláson nyeletjük el, akkor a disszipációs és a hőelvezetési problémák megoldása sokkal egyszerűbbé válik. 25 A találmány tárgyát képező teljesítménynyelő konstrukció előnyei: Disszipációs felülete többszöröse a vele azonos hosszúságú hagyományos koaxiális nyelő disszipá-30 ciós felületének. Ezért a hűtési viszonyok jobbak Disszipációs felülete kívül helyezkedik el, ezért a hővé átalakult, energia eltávozásában a csatiakozó fémalkatrészeken át létrejövő vezetés mellett jelentős szerepe van a hősugárzásnak és a konvekciónali 35 is, míg a hagyományos belső ellenállástestű nyelő ben a hővé átalakult energia zöme a csatiakozc fémalkatrészeken keresztül vezetés útján távozik i disszipáló közegről. 40 A teljesítmény elnyelésére szolgáló vastagfali ellenállástest túlterhelésre nem érzékeny. Az üzemi terhelhetőség többszáz °C környezeti hőmérsékletnél sem csökken. Ez a tény növeli a teljesítménynyelő megbízhatóságát. 45 A fenti előnyök miatt azonos térfogatot és bonyolultságot feltételezve a hagyományos konstrukcióhoz képest lényegesen nagyobb üzemi terhelhetőség érhető el, illetve azonos teljesítményű nyelő kisebb térfogatban kivitelezhető. 50 A gyártástechnológia leegyszerűsítését jelenti, hogy a belső fémvezetőt kell kúposra kiképezni. Ez az előny több hullámhosszúságú kúpnál különösen szembeötlő. További előny, hogy a találmány tárgyát képező 55 nyelőből egyszerűen és olcsón csillapító is előállítható. Találmányunk megvalósítását az alábbiakban ábrák és kiviteli példák segítségével részletesen ismertetjük. 60 1. ábra: az eddig használt energianyelők konstrukciójának vázlata. 2. ábra: a találmány szerinti megoldás egyik változata, ahol az energiadisszipáció rétegellenálláson történik. 65 3. ábra: a találmány szerinti megoldás olyan változata, ahol az energiadisszipáció cső alakú ellenállástesten történik. 4. ábra: a találmány szerinti csillapítóvá kialakított vonallezáró konstrukció vázlata. A találmányunk szerinti megoldás lényege és újszerűsége könnyen megérthető, ha a 2. illetve 3. ábrát az 1. ábrával összehasonlítjuk. Az 1. ábra szerinti hagyományos megoldásnál a mikrohullámú teljesítményt 1 koaxiális csatlakozón és 2 kitámasztó dielektromos tárcsán keresztül 7 elektromosan szigetelő -rúdra (vagy csőre) felvitt rétegellenállásra vezetik, ahol a teljesítmény disszipálódik. Az 5 disszipáló közeget a koaxiális tápvonal 3 belső vezető 6 illesztő fémkúp folytatásaként helyezik el. Találmányunk egyik kiviteli alakját a 2. ábra mutatja be. A találmány szerint kialakított, mikrohullámú energia elnyelésére szolgáló, közepes- és nagyteljesítményű, szélessávú, koaxiális vonallezáró konstrukció 1 koaxiális csatlakozóból, 2 kitámasztó dielektromos tárcsából, 3 belső és 4 külső vezetőből kialakított koaxiális tápvonalból, a szállított mikrohullámú energia elnyelésére szolgáló, nagy fajlagos ellenállású anyagból készített 8 lezáró ellenállásból és a koaxiális tápvonalat lezáró 9 illesztő fémkúpból áll és amelynek lényege az, hogy a 9 illesztő fémkúp a koaxiális tápvonal 3 belső vezetőjéhez csatlakozik, továbbá, hogy a 8 lezáró ellenállás a koaxiális tápvonal 4 külső vezetője folytatásaként van kialakítva. Az energiaelnyelő, disszipáló közeget tehát a konstrukció belsejéből annak felületére hoztuk ki, ezáltal felülete és disszipáló képessége jelentősen megnövelhető. A 2. ábra szerinti elrendezésnél a rétegellenállás, mint disszipáló közeg a 10 viszonylag jó hővezető, elektromosan szigetelő cső (pl. kerámia cső) belső felületére van felvive pl. vákuumgőzöléssel. Ezzel az elrendezéssel kb. 0—18 GHz frekvenciáig kis reflexiós tényezőjű teljesítménynyelő készíthető. Kb. 40 W-os teljesítményig lényegesen kisebb térfogatban és egyszerűbb konstrukcióval valósítható meg, mint a hagyományos elrendezéssel. A 3. ábra szerinti elrendezésnél nagy fajlagos ellenállású [(1000—5000) ohm mm2/m] anyagból készült vastag falú cső a disszipáló közeg. Ez az ellenállástest több hullámhossz hosszúságú is lehet, s többszáz W-os teljesítmény elnyelésére is méretezhető viszonylag kis méretben és egyszerű konstrukcióval. Az ellenállástest nem érzékeny túlterhelésre, így nagy megbízhatóságú nyelő készítésének nincs elvi akadálya, továbbá az ellenállástest nem hajlamos öregedésre, így a nyelőt hosszú élettartamúra lehet méretezni, öregedés alatt azt a jelenséget értjük, hogy a disszipáló közeg ellenállása névleges, vagy annál kisebb teljesítmény mellett megváltozik. A 2. és 3. ábra szerinti elrendezésű nyelőből csillapító képezhető ki a 4. ábra szerint azáltal, hogy a teljesítménynyelő végén 11 dielektromos 2
