Принципи реалізації співвісних НВЧ-з’єднувачів для сучасних радіоелектронних систем
Many modern radioelectronic systems are based on antenna arrays such as APAA (active phased array antenna) or DAAR (digital active array antenna), which require specialized connectors of new types and design solutions for the input/output of the microwave signal. The aim of this work is to improve t...
Збережено в:
| Дата: | 2020 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers
2020
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2020.5-6.20 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Technology and design in electronic equipment |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Technology and design in electronic equipment| _version_ | 1867750872998477824 |
|---|---|
| author | Glushechenko , Eduard |
| author_facet | Glushechenko , Eduard |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Eduard Glushechenko ",
"institution": "«Saturn» Research and Production Enterprise, Kyiv, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Glushechenko , Eduard |
| baseUrl_str | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-06-11T12:21:41Z |
| description | Many modern radioelectronic systems are based on antenna arrays such as APAA (active phased array antenna) or DAAR (digital active array antenna), which require specialized connectors of new types and design solutions for the input/output of the microwave signal. The aim of this work is to improve the performance and reliability of coaxial microstrip connectors and coaxial waveguide transformer connectors of longitudinal type.The paper analyzes the arrangement principles of antenna feeders in modern radioelectronic systems with microwave connectors and substantiates the need to create new types of specialized microwave connectors. The authors demonstrate the issues that arise when using known coaxial microstrip connectors with threaded joints in antenna arrays. The paper considers the principles of implementing a cut-in microwave connector with hyperboloid contacts and its advantages, as well as the design of such a connector, i. e., the block coaxial microstrip transition and the cable part. The main technical parameters of cut-in microwave connectors are given. Using the analysis of the advantages and drawbacks of the known coaxial waveguide junction, the authors develop the requirements for the creating new microwave connectors of this type. The paper presents a design version of the longitudinal coaxial waveguide transformer connectors and their main characteristics.The considered design versions of the cut-in coaxial microstrip connector and the longitudinal coaxial waveguide transformer connector were manufactured and their characteristics were carefully studied. Analysis of the research results and measured parameters allow asserting that the proposed technical solutions are reliable, reproducible, can be mass produced, and thus can be recommended for use in modern radioelectronic systems. |
| doi_str_mv | 10.15222/TKEA2020.5-6.20 |
| first_indexed | 2025-09-24T17:30:23Z |
| format | Article |
| fulltext |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2020, № 5–620 ISSN 2309-9992 (Online)
СВЧ-ТЕХНИКА
1
УДК 621.372.22
К. т. н. Э. Н. ГЛУШЕЧЕНКО
Украина, г. Киев, Научно-производственное предприятие «Сатурн»
E-mail: gen-nto@ukr.net
ПРИНЦИПЫ РЕАЛИЗАЦИИ СООСНЫХ СВЧ-СОЕДИНИТЕЛЕЙ
ДЛЯ СОВРЕМЕННЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ
В СВЧ-диапазоне все антенно-фидерные тракты
существующих радиоэлектронных систем (РЭС), как
телекоммуникационных, так и радиотехнических,
формируются из отдельных (локальных) автономных
СВЧ-узлов или функциональных модулей, что тре-
бует специализированных СВЧ-соединителей разных
типов. В зависимости от используемых типов линий
передачи применяются волноводные, коаксиальные
или комбинированные (волноводно-коаксиальные)
соединители.
Необходимо отметить, что в современных РЭС
автономные узлы и модули антенно-фидерных
трактов в большинстве случаев реализуются в виде
устройств, созданных на основе микрополосковых
линий передачи (МПЛ) [1]. При этом использу-
ются разные типы подложек (керамические — си-
тал, 22ХС или поликор, или из органического ди-
электрика — например, Duroid фирмы Rogers [2]),
а устройства и модули имеют конструктивное пла-
нарное (горизонтально-плоское) исполнение [3].
Для интегральных СВЧ-устройств планарного типа
в качестве элементов ввода/вывода сигнала наибо-
лее перспективными представляются коаксиальные
соединители и волноводно-коаксиальные переходы-
трансформаторы продольного типа.
Многие современные РЭС создаются на базе ан-
тенных решеток типа АФАР (активная фазирован-
ная антенная решетка) или ЦААР (цифровая ак-
тивная антенная решетка), когда для ввода/вывода
СВЧ-сигнала необходимы особые специализирован-
ные соединители новых типов и конструктивных ре-
шений.
Целью настоящей публикации является повыше-
ние качества и надежности соосных соединителей
— коаксиально-микрополосковых и волноводно-
Проведен анализ принципов компоновки антенно-фидерных трактов современных радиоэлектронных систем с
использованием СВЧ-соединителей и обоснована целесообразность создания новых типов специализированных
СВЧ-соединителей. Рассмотрены преимущества, принцип реализации и конструкция СВЧ-соединителя врубно-
го типа с гиперболоидными контактами и приведены его основные технические параметры. Предложен вари-
ант конструктивной реализации продольных волноводно-коаксиальных соединителей-трансформаторов и при-
ведены их основные характеристики.
Ключевые слова: СВЧ, соединитель, волновод, коаксиальная линия, трансформатор, согласование, потери.
коаксиальных соединителей-трансформаторов про-
дольного типа.
Коаксиальные соединители
Все коаксиальные СВЧ-соединители представ-
ляют собой контактную пару в виде розетки и шты-
ря, которые могут отличаться как конструкцией, так
и типоразмером (обозначается D/d — соотношение
диаметров наружного D (экранного) и внутреннего d
(центрального токопроводящего) провод ников коак-
сиала в миллиметрах). При этом все они имеют вол-
новое сопротивление (импеданс) Z = 50 Ом и резь-
бовое (с гайкой) соединение для фиксации контакта.
Для всех коаксиальных СВЧ-соединителей любо-
го типа и вида конструктивного исполнения основ-
ной характеристикой является реализация в макси-
мально широкой полосе частот максимально возмож-
ного согласования (коэффициента стоячей волны по
напряжению — КСВН) с минимальными вносимы-
ми потерями G.
В настоящее время для интегральных СВЧ-моду-
лей применяются коаксиальные соединители различ-
ных видов и модификаций [4] в виде блочного гер-
метичного коаксиально-микрополоскового перехода
(КМПП) и кабельной части. На рис. 1 приведены два
типа КМПП: микротракт (СРГ-50-751) и SMA, а так-
же два варианта их кабельной части.
Из рис. 1 видно, что блочные КМПП реализованы
в виде гнезд (розеток), а кабельные части — в виде
штырей (вилок). Характерные параметры некоторых
известных КМПП приведены в табл. 1.
Как было отмечено выше, многие современные
РЭС СВЧ-диапазона реализуются на базе антенных
решеток. Причем интегральные приемо-передающие
DOI: 10.15222/TKEA2020.5-6.20
Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2020, № 5–6 21ISSN 2309-9992 (Online)
2
СВЧ-ТЕХНИКА
функциональные модули АФАР или ЦААР имеют
продольный планарный конструктив (развиваются
в длину при фиксированных ширине и высоте). В
случаях, когда нарушается работоспособность ан-
тенной решетки, всегда необходимо максимально
быстро восстановить режим ввода/вывода сигна-
ла приемо-передающих модулей, подключив новые
модули к антенным элементам-излучателям. Однако
использование здесь известных СВЧ-соединителей
с резьбовым соединением существенно усложня-
ет (а иногда и исключает) реализацию такой задачи.
Аналогичная проблема возникает и при эксплуатации
телекоммуникационных систем для мобильной свя-
зи, когда также требуется максимально быстрое вос-
становление функционирования. Именно это и пре-
допределило необходимость создания коаксиально-
микрополоскового СВЧ-соединителя врубного типа.
Следует отметить, что попытки реализовать по-
добный соединитель неоднократно предпринимались
и ранее. Все они создавались на основе цанговых
контактов, это, например, SERIES MODULE фирмы
INTERTRONICS CORPORATION или отечественные
«ШВР» ВРО.364.018 ТУ (коаксиал с каналом типо-
размером 6/2,6 мм). Именно из-за цанговых контак-
тов они имели ограниченный диапазон рабочих ча-
стот (менее 4,0 ГГц), недостаточную надежность (на-
роботка на отказ — не более 250 сочленений/расчле-
нений), и поэтому широкого применения не нашли.
Принципиально иной подход к реализации СВЧ-
соединителя врубного типа описан в [5], где было
предложено применять гиперболоидные пружинящие
гнезда для обеспечения надежного контакта — как
наружного (экранного), так и внутреннего (централь-
ного токопроводящего) — проводников коаксиала.
Именно особенности формы гиперболоида позво-
лили реализовать СВЧ-соединитель врубного типа.
Однополостной гиперболоид (рис. 2) является
трехмерной поверхностью второго порядка, образо-
ванной вращением математической гиперболы во-
круг мнимой оси. К каждой точке этой гиперболы, а
соответственно, и гиперболоида можно провести ка-
сательную и нормаль.
Рис. 1. Коаксиально-микрополосковые соединители
(а — микротракт, б — SMA) и два варианта их кабельной части (в)
а)
в)
б)
Таблица 1
Технические характеристики рассмотренных
соединителей [4]
Параметр
Тип соединителя
Микротракт
(СРН-50-751) SMA
Волновое сопротивление,
Ом 50,0
Диапазон рабочих частот,
ГГц 0 — 12,0 2,0 — 18,0
Максимальный КСВН 1,8 1,5
СВЧ-потери, G, не более,
дБ 0,1
Типоразмер канала, D/d, мм 3,5/1,52
Количество сочленений-
расчленений 500
Рис. 2. Однополостной
гиперболоид
y
0
z
x
Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2020, № 5–622 ISSN 2309-9992 (Online)
СВЧ-ТЕХНИКА
3
Суть предложенного в [5] технического решения
коаксиального СВЧ-соединителя станет понятна из
рассмотрения рис. 3.
Часть коаксиального соединителя со штыревыми
контактами состоит из корпуса 1, который содержит
внутренний 2 и наружный 3 контакты. Внутренний
контакт фиксируется внутри корпуса с помощью
опорной изолирующей шайбы 4.
В корпусе 7 части соединителя с гнездовыми кон-
тактами размещены внутреннее гиперболоидное
гнездо 5 и наружное 6. Внутреннее гнездо фикси-
руется с помощью опорной изолирующей шайбы 8.
При сочленении гнездовой и штыревой частей на-
ружное гиперболоидное гнездо 6 плотно охватывает
наружный штыревой контакт 3, образуя экранную по-
верхность (заземляющий проводник) коаксиального
соединителя. Внутреннее гиперболоидное гнездо 5
плотно охватывает внутренний штыревой контакт 2,
образуя центральный (токопроводящий) проводник
коаксиального соединителя. В результате получает-
ся регулярная коаксиальная линия.
Цельный пружинящий однополостной гиперболо-
ид изготовить довольно сложно, поэтому в [5] было
предложено сформировать гиперболоидную поверх-
ность, используя проволоку из пружинящего материа-
ла, например БрБ-2. При этом отрезки проволоки сле-
дует располагать относительно экранного или токо-
проводящего проводника коаксиала не параллельно,
а под определенным углом, что обеспечивает одно-
временный контакт штыревой поверхности как ми-
нимум с четырьмя отрезками проволоки гиперболо-
идного гнезда. Такое решение гарантирует не толь-
ко надежный контакт сочленяемых поверхностей,
но и уменьшение уровня КСВН СВЧ-соединителя.
Изложенное выше легло в основу исследований
реализации коаксиально-микрополосковых соедини-
телей врубного типа.
Анализ эксплуатационных повреждений соедини-
теля при сочленении/расчленении указывает на то,
что наименее надежным элементом соединителя яв-
ляется гиперболоидное гнездо токопроводящего про-
водника коаксиала. Поэтому в конструкцию, предло-
женную в [5], были внесены изменения.
Соединитель реализован в коаксиальном канале
типоразмера 6/2,6 мм, поскольку в канале 3,5/1,52 мм
сделать это не представляется возможным из-за раз-
меров проволочных гнезд.
Блочный герметичный КМПП, сечение которого
представлено на рис. 4, содержит гиперболоидное
гнездо для сочленения экранного проводника коак-
сиала соединителя и штыревой контакт, который яв-
ляется элементом центрального проводника коаксиа-
ла для сочленения с гиперболоидным гнездом (розет-
кой) кабельной части. Кабельная часть соединителя с
гиперболоидной розеткой центрального провод ника
коаксиала, представленная на рис. 5, имеет не цилин-
дрическую форму, а специфический профиль — вы-
ступ и выемку для фиксации при сочленении.
а)
3
4
21
б)
8
5
76
Рис. 3. Часть коаксиального соединителя со штыревыми контактами (а) и часть с гиперболоидными гнездовыми
контактами (б):
1, 7 — корпус; 2, 3 — внутренний и наружный контакты; 4, 8 — опорные изолирующие шайбы; 5, 6 — внутреннее и наруж-
ное гиперболоидные гнезда
Рис. 4. Сечение блочного перехода с экранным гипербо-
лоидным гнездом
15,3
19°20±15
�1
0
Рис. 5. Сечение кабельной розетки с гиперболоидным гнез-
дом центрального проводника
Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2020, № 5–6 23ISSN 2309-9992 (Online)
4
СВЧ-ТЕХНИКА
Приведенные технические решения были взя-
ты за основу при разработке и изготовлении СВЧ-
соединителя врубного типа, характеристики которо-
го приведены в табл. 2.
Волноводно-коаксиальные соединители
Волноводно-коаксиальные соединители-транс-
фор маторы продольного типа пока еще не имеют
такого широкого применения, как рассмотренные
выше коаксиально-микрополосковые соедините-
ли. Однако в современных антенно-фидерных трак-
тах, образованных из СВЧ-модулей планарной кон-
струкции, желательно и перспективно использовать
именно волноводно-коаксиальные соединители. В та-
ких СВЧ-устройствах предполагается преобразова-
ние электромагнитной волны регулярного волново-
да в волну коаксиальной линии в максимально ши-
рокой полосе частот при максимально достижимом
согласовании (минимальном КСВН) с минимальны-
ми потерями.
Как отмечалось ранее, при горизонтальном (пла-
нарном) исполнении современных интеграль ных
СВЧ-устройств наиболее перспективной пред-
ставляется такая реализация продольно-соос но го
волноводно-коаксиального соединителя-трансфор-
матора (ПСВКТ), когда ось коаксиала или инте-
гральной линии передачи совпадает с геометриче-
ской осью волновода. Именно такое техническое ре-
шение не только создает существенные удобства при
формировании антенно-фидерных трактов из отдель-
ных СВЧ-устройств, но и способствует более эффек-
тивному преобразованию в более широкой полосе
частот основного типа Н10 электромагнитной вол-
ны регулярного волновода в волну трансверсально-
электромагнитного (ТЕМ) типа коаксиальной линии
с волновым сопротивлением (импедансом) Z = 50 Ом.
Принципы функционирования ПСВКТ удоб-
нее всего рассматривать на конкретном примере
известного соединителя — соосного волноводно-
коаксиального перехода (ВКП) [6], продольный раз-
рез которого приведен на рис. 6. Такой соединитель
содержит отрезок 1 прямоугольного волновода, ко-
торый закорочен торцевой стенкой 5. Через отвер-
стие в геометрическом центре торцевой стенки к вол-
новоду подключен отрезок 7 коаксиальной линии.
Преобразующая система 3 Г-образной формы, разме-
щенная в полости волновода, является продолжением
центрального токопроводящего проводника 6 отрез-
ка 7 коаксиальной линии и состоит из аксиальной 4
и зондовой 2 частей. При этом зондовая часть припа-
яна к верхней широкой стенке отрезка 1 волновода.
Аксиальная часть 4 преобразующей системы 3 со
стороны зондовой части 2 не зафиксирована в пло-
скости, которая проходит через продольную ось вол-
новода и параллельна его узким стенкам. Ее длина со-
ставляет больше четверти длины ТЕМ-волны в коак-
сиале, а ее входное сопротивление имеет реактивную
составляющую индуктивного характера. При этом
зондовая часть 2 преобразующей системы при откло-
нении от упомянутой продольной плоскости создает
реактивность емкостного характера. Изменение поло-
жения (угла отклонения) зондовой части 2 Г-образной
преобразующей системы от продольно-осевой пло-
скости вызывает соответствующее изменение поло-
жения ее аксиальной части 4, что позволяет регули-
ровать (компенсировать) фазовый сдвиг, вносимый
таким ВКП в волноводный тракт.
Волновое сопротивление (импеданс) участка со-
единителя с волной типа ТЕМ должно равняться
среднегеометрической величине импедансов коакси-
альной линии и отрезка волновода. Импеданс СВЧ-
коаксиальной линии имеет только незначительные от-
клонения от типового значения Z = 50 Ом и зависит
от конструктивных особенностей. Поэтому степень
согласования ВКП в основном зависит от величины
импеданса волновода, что и определяет преимуще-
ство применения в аналогичных соединителях не ре-
гулярных прямоугольных волноводов, а волноводов
более низкоомных (по значению импеданса) типов.
Рассмотренный вариант волноводно-коакси аль-
ного соединителя имеет достаточно простую кон-
струкцию, обеспечивающую приемлемые основные
электрические параметры. Например, для варианта с
прямоугольным волноводом с размерами в попереч-
Таблица 2
Технические характеристики соединителей врубного типа
Наименование параметра Значение
Волновое сопротивление, Ом 50,0
КСВН в полосе частот, МГц:
100 — 4000
4000 — 6000
6000 — 1000
1,15
1,25
1,35
Потери в соединителе, дБ, не более,
в полосе частот:
100 — 6000 МГц
6 — 10 ГГц
0,1
0,2
Количество сочленений-расчленений при
минимальной наработке 5000 ч 2000
Типоразмер коаксиального канала, мм 6/2,6
7
3
5
1
6
2
4
Рис. 6. Соосный коаксиально-волноводный переход:
1 — отрезок прямоугольного волновода; 2, 4 — зондовая и
аксиальная части преобразующей системы 3; 5 — торцевая
стенка; 6 — центральный токопроводящий проводник; 7 —
отрезок коаксиальной линии
Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2020, № 5–624 ISSN 2309-9992 (Online)
СВЧ-ТЕХНИКА
5
ном сечении 23×5 мм в полосе частот 21% достиг-
нуто согласование КСВН ≤ 1,2 при прямых потерях
не более 0,4 дБ.
Однако для достижения требуемых СВЧ-пара-
метров в таком ВКП необходима индивидуальная
профессиональная настройка. Кроме того, недостат-
ком рассмотренного технического решения ВКП яв-
ляются сложность и даже невозможность многоразо-
вого воспроизведения устройства. Это связано с не-
обходимостью точного обеспечения расчетной дли-
ны преобразующей системы Г-образной формы, с
качеством и точностью ее впайки в широкую верх-
нюю стенку волновода, а также с соблюдением за-
данного соотношения между значениями длины ак-
сиальной и зондовой частей преобразующей систе-
мы, угла между ними и ориентации относительно
продольно-осевой плоскости волновода.
Особенности и недостатки рассмотренного со-
осного ВКП не позволяют применять его для ра-
диотехнических систем специального назначения.
Выявление этих недостатков оказалось полезным
при разработке новых надежных, серийнопригодных
и воспроизводимых продольно-соосных волноводно-
коаксиальных соединителей-трансформаторов с за-
данными СВЧ-параметрами. При создании новой
конструкции ПСВКТ обязательно нужно было учи-
тывать, что конструкция должна реализовываться
на основе низкоомного волновода, имеющего не ме-
нее двух конструктивных элементов, позволяющих
в волновом сопротивлении соединителя корректиро-
вать реактивную компоненту как индуктивного, так
и емкостного характера. Рассмотрим вариант такого
устройства, основой которого могут служить низко-
омные П- или Н-образные волноводы [7]. Их попе-
речные сечения вместе с направлением вектора элек-
трической компоненты электромагнитного поля Е
приведены на рис. 7.
Низкоомный П-образный волновод (рис. 7, а) со-
держит единственный конструктивный элемент для
корректировки параметров устройства — ребро, раз-
мещенное в продольно-осевой плоскости волновода.
При этом вектор Е напряженности электромагнитно-
го поля ориентирован перпендикулярно торцу этого
ребра, а его максимум находится в зоне над ребром
вблизи широкой верхней стенки волновода.
Низкоомный Н-образный волновод (рис. 7, б) со-
держит два конструктивных элемента для корректи-
ровки параметров устройства — два ребра, разме-
щенных в продольно-осевой плоскости волновода.
При этом вектор Ē напряженности электромагнитно-
го поля ориентирован перпендикулярно обоим тор-
цам ребер волновода, а его максимум напряженно-
сти находится (сконцентрирован) в зоне щели меж-
ду этими торцами. Именно этот фактор, а также на-
личие двух конструктивных элементов стали опреде-
ляющими в пользу Н-образного волновода при вы-
боре типа волновода для создания нового ПСВКТ.
Чтобы провести полноценный анализ процесса
преобразования волны основного типа Н10 регуляр-
ного волновода в волну ТЕМ-типа коаксиальной ли-
нии в созданном на базе Н-образного волновода ва-
рианте ПСВКТ, рассмотрим его продольно-осевой
разрез, приведенный на рис. 8.
Отрезок 1 волновода с одного конца закорочен
торцевой стенкой 2, через отверстие в геометриче-
ском центре которой (в продольно-осевой плоскости
волновода) к нему подключен отрезок 3 коаксиальной
линии с импедансом Z = 50 Ом. На некотором рас-
стоянии от закорачивающей стенки размещен согла-
сующий элемент 6 преобразующей системы (из вол-
ны типа Н10 в волну типа ТЕМ). Он выполнен в фор-
ме ребра двухступенчатой структуры, ориентирован-
ного симметрично относительно продольно-осевой
плоскости волновода и равноудаленного от его узких
боковых стенок.
Согласующий элемент 6 функционально аналоги-
чен аксиальной части соосного ВКП (поз. 4 на рис. 6)
и, соответственно, вносит в волновое сопротивле-
ние преобразующей системы реактивную составля-
ющую индуктивного характера. При этом он объеди-
нен с отрезком 3 коаксиальной линии с помощью эле-
мента связи 4, который является продолжением цен-
трального токопроводящего проводника коаксиаль-
Рис. 7. П-образный (а) и Н-образный (б) волноводы в по-
перечном сечении
3 6
2
1
8
4
9
5
Рис. 8. Продольно-осевой разрез волноводно-коаксиального
трансформатора:
1 — отрезок волновода; 2 — торцевая стенка; 3 — отрезок ко-
аксиальной линии; 4 — элемент связи; 5 — отверстие; 6 — со-
гласующий элемент преобразующей системы; 7, 8 — широкие
стенки волновода; 9 — корректирующий элемент
7а) б)Ē
Ē
Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2020, № 5–6 25ISSN 2309-9992 (Online)
6
СВЧ-ТЕХНИКА
ной линии. Элемент связи закреплен в отверстии 5,
выполненном в стенке верхней части согласующего
элемента 6 соосно с геометрическим центром зако-
рачивающей торцевой стенки 2.
Ребристо-ступенчатая структура согласующего
элемента ориентирована перпендикулярно к закора-
чивающей стенке 2 и широкой нижней стенке 7 вол-
новода, с которой соединена неразрывно нижняя по-
верхность согласующего элемента.
Аналогом зондовой части соосного ВКП (поз. 2
на рис. 6) тут выступает корректирующий элемент 9.
Он представляет собой параллелепипед, размещен-
ный симметрично в продольно-осевой плоскости от-
резка 1 волновода и равноудаленный от его узких бо-
ковых стенок. Как и зондовая часть соосного ВКП,
он также вносит реактивную составляющую емкост-
ного характера в волновое сопротивление преобра-
зующей системы
Корректирующий элемент ориентирован пер-
пендикулярно как к закорачивающей торцевой стен-
ке волновода 2, так и к его широкой верхней стен-
ке 8. Торцы корректирующего элемента неразрыв-
но соединены с закорачивающей стенкой 2 и с ши-
рокой верхней стенкой 8 волновода. При этом ниж-
няя поверхность корректирующего элемента нахо-
дится на некотором расстоянии от верхней поверх-
ности ступенчато-ребристой структуры согласую-
щего элемента 6, образуя (как это видно из рис. 9)
щель между ребрами Н-образного волновода, в ко-
торой имеет место максимум напряженности элек-
тромагнитного поля.
Толщина ребристо-ступенчатой структуры согла-
сующего элемента должна быть больше диаметра вы-
полненного в ней отверстия 6, и следовательно, она
непосредственно определяется диаметром централь-
ного проводника используемой коаксиальной линии.
Именно размеры ребристо-ступенчатой структуры
согласующего и корректирующего элементов пре-
образующей системы определяют уровень согласо-
вания импедансов отрезков волновода и коаксиаль-
ной линии такого ПСВКТ.
Преобразование импедансов от высокоомного
регулярного волновода к низкоомной коаксиальной
линии осуществляется за счет предложенной ори-
гинальной конструкции ПСВКТ. Электромагнитная
волна основного типа Н10 прямоугольного волново-
да в ПСВКТ, последовательно распростаняясь и од-
новременно преобразуясь в ТЕМ-волну, проходит че-
рез насколько участков с различным волновым сопро-
тивлением: регулярный волновод, П-образный волно-
вод, Н-образный волновод с коротким нижним греб-
нем, Н-образный волновод с высоким нижним греб-
нем и, наконец, коаксиал с волновым сопротивлени-
ем Ζ = 50 Ом.
Длина как нижней ступеньки согласующего эле-
мента, так и корректирующего элемента, имеющего
непосредственный контакт с закорачивающей торце-
вой стенкой волновода, определяется в соответствии
с величиной четверти длины волны ТЕМ-типа коак-
сиальной линии. При этом в зоне элемента связи, яв-
ляющегося центральным проводником коаксиала, бу-
дет распространяться волна, структура которой сход-
на с волной ТЕМ-типа коаксиальной линии. Кроме
того, как было отмечено ранее, в этой зоне имеет ме-
сто экстремальный максимум напряженности элек-
тромагнитного поля.
Рассмотренные особенности и принципы функ-
ционирования ПСВКТ предложенного варианта под-
тверждают, что цели создания такого устройства до-
стигнуты:
— устройство является надежным и воспроизво-
димым благодаря жесткой конструкции;
— увеличение широкополосности предопреде-
лено применением Н-образного, а не прямоугольно-
го волновода;
— компактность конструкции обеспечивается ми-
нимальной длиной согласующего элемента;
— потери минимальны, поскольку максимум элек-
тромагнитной волны приходится практически на ко-
аксиальную линию в зоне элемента связи;
— улучшение уровня согласования входа/выхода
устройства определяется оригинальной конструкци-
ей преобразующей системы, реализованной на базе
низкоомного Н-образного волновода.
ПСВКТ рассмотренной конструкции на основе
волноводов с разными типоразмерами (диапазона-
ми рабочих частот) были изготовлены и исследова-
ны. Основные параметры некоторых ПСВКТ с не-4
1
7
6
Рис. 9. Вид продольно-
соосного соединителя со
стороны открытого конца
волновода
Таблица 3
Технические характеристики некоторых реализованных
ПСВКТ
Наименование параметра
Типоразмер волновода, мм
48×24 23×10
Диапазон рабочих частот,
ГГц 3,8—4,6 9,0—10,0
Импеданс коаксиала, Ом 50
Максимальный КСВН 1,12 1,16
СВЧ-потери, G,
не более, дБ 0,1
Типоразмер коаксиально-
го канала, мм 6/2,6 3,5/1,52
Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2020, № 5–626 ISSN 2309-9992 (Online)
СВЧ-ТЕХНИКА
7
герметичными коаксиалами приведены в табл. 3.
Предложенный вариант технической реализации
продольно-соосного волноводно-коаксиального
трансформатора защищен правами интеллектуаль-
ной собственности [8].
Выводы
Рассмотренные в настоящей работе варианты
конструктивной реализации коаксиально-микро-
полоскового соединителя врубного типа и продольно-
соосного волноводно-коаксиального соединителя-
трансформатора были изготовлены, а их характери-
стики и особенности тщательно исследованы. Анализ
результатов проведенных испытаний и измерений па-
раметров позволяют утверждать, что предложенные
технические решения надежны, воспроизводимы и
серийнопригодны, их можно рекомендовать для при-
менения в современных радиоэлектронных системах.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. Малорацкий Л.Г., Явич Л.Р. Проектирование и расчет СВЧ-
элементов на полосковых линиях. Москва, Сов. радио, 1972, 276 с.
2. http://roferscorporation.com/index.htm
3. Чернушенко А.М. Конструкции СВЧ-устройств и экра-
нов. Москва, Радио и связь, 1983.
4. Джуринский К.Б. Миниатюрные коаксиальные радио-
компоненты для микроэлектроники СВЧ. Москва, Техносфера,
2006, 216 с.
5. Гладыш Ф.Л., Заикин Б.И., Карташев В.В., Ляшенко А.С.
Коаксиальный разъем. А.с. СССР № 468325, 25.04.1975, бюл.
№ 15.
6. Тюрин Ю.В. Соосный коаксиально-волноводный переход.
Пат. РФ № 2011245, опубл. 15.04.1994.
7. Шабунин С.Н., Соловьянова И.Н. Волноводы и объемные
резонаторы. Оренбург, Уральский ГТУ, 1998, 38 с.
8. Глушеченко Е.М. Поздовжньо-співвісний хвилеводно-
коаксіальний трансформатор. Пат. України на корисну модель
№ 142508, 10.06.2020, бюл. № 1.
Дата поступления рукописи
в редакцию 06.10 2020 г.
Е. М. ГЛУШЕЧЕНКО
Україна, м. Київ,
Науково-виробниче підприємство «Сатурн»
E-mail: gen-nto@ukr.net
ПРИНЦИПИ РЕАЛІЗАЦІЇ СПІВВІСНИХ НВЧ-З'ЄДНУВАЧІВ
ДЛЯ СУЧАСНИХ РАДІОЕЛЕКТРОННИХ СИСТЕМ
Багато сучасних РЕЗ створюються на базі антенних решіток типу АФАР (активна фазована антенна решітка) або
ЦААР (цифрова активна антенна решітка), коли для введення/виведення НВЧ-сигналу необхідні особливі спеціалізовані
з'єднувачі нових типів і конструктивних рішень. Метою даної роботи є підвищення якості та надійності коаксійно-
мікросмужкових з'єднувачів і хвилеводно-коаксіальних з'єднувачів-трансформаторів поздовжнього типу.
У статті проведено аналіз принципів компонування антенно-фідерних трактів сучасних радіоелектронних систем із
використанням НВЧ-з'єднувачів і обґрунтовано доцільність створення нових типів спеціалізованих НВЧ-з'єднувачів.
Показано проблеми використання в антенних решітках відомих коаксіально-мікросмужкових з'єднувачів із нарізним
з'єднанням.
Розглянуто принцип реалізації НВЧ-з'єднувача врубного типу з гіперболоїдними контактами та його перева-
ги, а також конструкцію такого з'єднувача — блоковий коаксіально-мікросмужковий перехід і кабельну частину.
Наведено основні технічні параметри НВЧ-з'єднувачів врубного типу. На основі аналізу переваг і недоліків відомого
співвісного хвилеводно-коаксіального переходу сформовано вимоги для створення нових НВЧ-з'єднувачів цього типу.
Запропоновано варіант конструктивної реалізації поздовжньо-співвісних хвилеводно-коаксіальних з'єднувачів-
трансформаторів та наведено їхні основні характеристики.
Розглянуті варіанти конструктивної реалізації коаксіально-мікросмужкового з'єднувача врубного типу і поздовжньо-
співвісного хвилеводно-коаксіального з'єднувача-трансформатора були виготовлені, а їхні характеристики ретель-
но досліджені. Аналіз результатів проведених випробувань і вимірювань параметрів дозволяє стверджувати, що
запропоновані технічні рішення є надійними, відтворюваними та серійнопридатними, їх можна рекомендувати для
застосування у сучасних радіоелектронних системах.
Ключові слова: НВЧ, з'єднувач, хвилевід, коаксіальна лінія, трансформатор, узгодження, втрати.
DOI: 10.15222/TKEA2020.5-6.20
УДК 621.372.22
Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2020, № 5–6 27ISSN 2309-9992 (Online)
8
СВЧ-ТЕХНИКА
E. N. GLUSHECHENKO
Ukraine, Kiev, «Saturn» Research and Production Enterprise
E-mail: romakobylianskyi@ukr.net
PRINCIPLES OF IMPLEMENTING COAXIAL MICROWAVE CONNECTORS
FOR MODERN RADIOELECTRONIC SYSTEMS
Many modern radioelectronic systems are based on antenna arrays such as APAA (active phased array antenna) or DAAR
(digital active array antenna), which require specialized connectors of new types and design solutions for the input/output of
the microwave signal. The aim of this work is to improve the performance and reliability of coaxial microstrip connectors and
coaxial waveguide transformer connectors of longitudinal type.
The paper analyzes the arrangement principles of antenna feeders in modern radioelectronic systems with microwave
connectors and substantiates the need to create new types of specialized microwave connectors. The authors demonstrate the
issues that arise when using known coaxial microstrip connectors with threaded joints in antenna arrays. The paper considers
the principles of implementing a cut-in microwave connector with hyperboloid contacts and its advantages, as well as the
design of such a connector, i. e., the block coaxial microstrip transition and the cable part. The main technical parameters of
cut-in microwave connectors are given. Using the analysis of the advantages and drawbacks of the known coaxial waveguide
junction, the authors develop the requirements for the creating new microwave connectors of this type. The paper presents a
design version of the longitudinal coaxial waveguide transformer connectors and their main characteristics.The considered
design versions of the cut-in coaxial microstrip connector and the longitudinal coaxial waveguide transformer connector
were manufactured and their characteristics were carefully studied. Analysis of the research results and measured parameters
allow asserting that the proposed technical solutions are reliable, reproducible, can be mass produced, and thus can be
recommended for use in modern radioelectronic systems.
Keywords: microwave, connector, waveguide, coaxial line, transformer, matching, losses.
DOI: 10.15222/TKEA2020.5-6.20
UDC 621.372.22
REFERENCES
1. Maloratskiy L.G., Yavich L.R. Proyektirovaniye i raschet
SVCH-elementov na poloskovykh liniyakh [Design and calculation
of microwave elements on strip lines]. Moscow, Sov. radio, 1972,
276 p. (Rus)
2. http://roferscorporation.com/index.htm
3. Chernushenko A.M. Konstruktsii SVCh-ustroystv i ekranov
[Designs of microwave devices and screens]. Moscow, Radio i svyaz',
1983. (Rus)
4. Dzhurinskiy K.B. Miniatyurnyye koaksial'nyye radio kompo nenty
dlya mikroelektroniki SVCh [Miniature coaxial radio components for
microwave microelectronics]. Moscow, Tekhnosfera, 2006, 216 p. (Rus)
5. Gladysh F.L., Zaikin B.I., Kartashev V.V., Lyashenko A.S.
Koaksial'nyy raz'yem [Coaxial connector]. А.s. USSR no. 468325,
25.04.1975. (Rus)
6. Tyurin Yu.V. Soosnyy koaksial'no-volnovodnyy perekhod.
[Coaxial coaxial-waveguide junction]. Pat. RF no. 2011245,
15.04.1994. (Rus)
7. Shabunin S.N., Solov'yanova I.N. Volnovody i ob'yemnyye
rezonatory [Waveguides and cavity resonators]. Orenburg, Uralsky
GTU, 1998, 38 p. (Rus)
8. Glushechenko E.M. Pozdovzhnʹo-spivvisʹnyy khvylevodno-
koaksialʹnyy transformator [Longitudinal-coaxial waveguide-coaxial
transformer.], no. 142508, 10.06.2020. (Ukr)
Описание статьи для цитирования:
Глушеченко Э. Н. Принципы реализации соосных СВЧ-сое ди-
нителей для современных радиоэлектронных систем. Техно-
логия и конструи рование в электронной аппаратуре, 2020,
№ 5–6, с. 20–27. http://dx.doi.org/10.15222/TKEA2020.5-6.20
Cite the article as:
Glushechenko E. N. Principles of implementing coaxial microwave
connectors for modern radioelectronic systems. Tekhnologiya i
Konstruirovanie v Elektronnoi Apparature, 2020, no. 5–6, pp. 20–27.
http://dx.doi.org/10.15222/TKEA2020.5-6.20
Дробахін О. О., Плаксін С. В., Рябчій В. Д., Салтиков Д. Ю. Техніка та напів-
провідникова електроніка НВЧ : навчальний посібник.— Дніпро : ДНУ, 2018.
Наведено відомості стосовно основних ліній передачі НВЧ-діапазону, теорії мікрохвильових кіл.
Розглянуто методи теорії довгих ліній та багатополюсників НВЧ для аналізу і синтезу пристроїв на
основі мікрохвильових ліній передачі. Наведено відомості про конструкції основних елементів НВЧ-
техніки, їхні параметри, при цьому використано формалізм матриць розсіяння. Переважно розглянуто
хвилевідні елементи, які застосовують для розв’язання задач прикладної фізики. Проаналізовано фізичні
принципи роботи основних типів напівпровідникових і феритових пристроїв електроніки НВЧ. Надано
основні теоретичні співвідношення та типові схеми для напівпровідникових генераторів, підсилювачів і
перетворювачів частоти. Сформульовано критерії вибору оптимальних режимів їхньої роботи, визначе-
но гранично можливі параметри та методи їхнього досягнення. Посібник містить тести для самостійної
роботи. Нове видання доповнено відомостями про квазіоптичні лінії передачі та пристрої на їхній основі.
Для студентів, які навчаються за спеціальністю «Прикладна фізика та наноматеріали». Посібник та-
кож може бути корисним аспірантам і студентам старших курсів радіотехнічних і радіофізичних
спеціальностей, а також всім, хто інтересується технікою НВЧ-діапазону.
НОВІ КНИГИ
|
| id | oai:tkea.com.ua:article-94 |
| institution | Technology and design in electronic equipment |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-12T01:00:37Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | wwwtkeacomua/25/2578e0a98b72a79a6587a07dfd2ec525.pdf |
| spelling | oai:tkea.com.ua:article-942026-06-11T12:21:41Z Principles of implementing coaxial microwave connectors for modern radioelectronic systems Принципи реалізації співвісних НВЧ-з’єднувачів для сучасних радіоелектронних систем Glushechenko , Eduard microwave connector waveguide coaxial line transformer matching losses НВЧ з'єднувач хвилевід коаксіальна лінія трансформатор узгодження втрати Many modern radioelectronic systems are based on antenna arrays such as APAA (active phased array antenna) or DAAR (digital active array antenna), which require specialized connectors of new types and design solutions for the input/output of the microwave signal. The aim of this work is to improve the performance and reliability of coaxial microstrip connectors and coaxial waveguide transformer connectors of longitudinal type.The paper analyzes the arrangement principles of antenna feeders in modern radioelectronic systems with microwave connectors and substantiates the need to create new types of specialized microwave connectors. The authors demonstrate the issues that arise when using known coaxial microstrip connectors with threaded joints in antenna arrays. The paper considers the principles of implementing a cut-in microwave connector with hyperboloid contacts and its advantages, as well as the design of such a connector, i. e., the block coaxial microstrip transition and the cable part. The main technical parameters of cut-in microwave connectors are given. Using the analysis of the advantages and drawbacks of the known coaxial waveguide junction, the authors develop the requirements for the creating new microwave connectors of this type. The paper presents a design version of the longitudinal coaxial waveguide transformer connectors and their main characteristics.The considered design versions of the cut-in coaxial microstrip connector and the longitudinal coaxial waveguide transformer connector were manufactured and their characteristics were carefully studied. Analysis of the research results and measured parameters allow asserting that the proposed technical solutions are reliable, reproducible, can be mass produced, and thus can be recommended for use in modern radioelectronic systems. Багато сучасних РЕЗ створюються на базі антенних решіток типу АФАР (активна фазована антенна решітка) або ЦААР (цифрова активна антенна решітка), коли для введення/виведення НВЧ-сигналу необхідні особливі спеціалізовані з'єднувачі нових типів і конструктивних рішень. Метою даної роботи є підвищення якості та надійності коаксійно-мікросмужкових з'єднувачів і хвилеводно-коаксіальних з'єднувачів-трансформаторів поздовжнього типу.У статті проведено аналіз принципів компонування антенно-фідерних трактів сучасних радіоелектронних систем із використанням НВЧ-з'єднувачів і обґрунтовано доцільність створення нових типів спеціалізованих НВЧ-з'єднувачів. Показано проблеми використання в антенних решітках відомих коаксіально-мікросмужкових з'єднувачів із нарізним з'єднанням.Розглянуто принцип реалізації НВЧ-з'єднувача врубного типу з гіперболоїдними контактами та його переваги, а також конструкцію такого з'єднувача — блоковий коаксіально-мікросмужковий перехід і кабельну частину. Наведено основні технічні параметри НВЧ-з'єднувачів врубного типу. На основі аналізу переваг і недоліків відомого співвісного хвилеводно-коаксіального переходу сформовано вимоги для створення нових НВЧ-з'єднувачів цього типу. Запропоновано варіант конструктивної реалізації поздовжньо-співвісних хвилеводно-коаксіальних з'єднувачів-трансформаторів та наведено їхні основні характеристики.Розглянуті варіанти конструктивної реалізації коаксіально-мікросмужкового з'єднувача врубного типу і поздовжньо-співвісного хвилеводно-коаксіального з'єднувача-трансформатора були виготовлені, а їхні характеристики ретельно досліджені. Аналіз результатів проведених випробувань і вимірювань параметрів дозволяє стверджувати, що запропоновані технічні рішення є надійними, відтворюваними та серійнопридатними, їх можна рекомендувати для застосування у сучасних радіоелектронних системах. PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers 2020-12-27 Article Article Peer-reviewed Article application/pdf https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2020.5-6.20 10.15222/TKEA2020.5-6.20 Technology and design in electronic equipment; No. 5–6 (2020): Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi apparature; 20-27 Технологія та конструювання в електронній апаратурі; № 5–6 (2020): Технология и конструирование в электронной аппаратуре; 20-27 3083-6549 3083-6530 10.15222/TKEA2020.5-6 uk https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2020.5-6.20/85 Copyright (c) 2020 Eduard Glushechenko http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |
| spellingShingle | НВЧ з'єднувач хвилевід коаксіальна лінія трансформатор узгодження втрати Glushechenko , Eduard Принципи реалізації співвісних НВЧ-з’єднувачів для сучасних радіоелектронних систем |
| title | Принципи реалізації співвісних НВЧ-з’єднувачів для сучасних радіоелектронних систем |
| title_alt | Principles of implementing coaxial microwave connectors for modern radioelectronic systems |
| title_full | Принципи реалізації співвісних НВЧ-з’єднувачів для сучасних радіоелектронних систем |
| title_fullStr | Принципи реалізації співвісних НВЧ-з’єднувачів для сучасних радіоелектронних систем |
| title_full_unstemmed | Принципи реалізації співвісних НВЧ-з’єднувачів для сучасних радіоелектронних систем |
| title_short | Принципи реалізації співвісних НВЧ-з’єднувачів для сучасних радіоелектронних систем |
| title_sort | принципи реалізації співвісних нвч-з’єднувачів для сучасних радіоелектронних систем |
| topic | НВЧ з'єднувач хвилевід коаксіальна лінія трансформатор узгодження втрати |
| topic_facet | microwave connector waveguide coaxial line transformer matching losses НВЧ з'єднувач хвилевід коаксіальна лінія трансформатор узгодження втрати |
| url | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2020.5-6.20 |
| work_keys_str_mv | AT glushechenkoeduard principlesofimplementingcoaxialmicrowaveconnectorsformodernradioelectronicsystems AT glushechenkoeduard principirealízacííspívvísnihnvčzêdnuvačívdlâsučasnihradíoelektronnihsistem |