Поршень (рис. 3.23, а), предназначенный для перестройки круглых объемных резонаторов, имеет пружинные контактные элементы 2 рессорного типа, которые крепят на теле поршня / пайкой через кольцевые накладки 3. Пружинные ламели 2 к кольцевому телу поршня / (рис. 3.23, б) припаивают как по наружному диаметру поршня, так и по внутреннему, что позволяет использовать его для перестройки коаксиальных PC. Поршень со спиральными пружинами показан на рис. 3.23, в.

Механизмы перемещения поршней должны обеспечить их возвратно-поступательное движение с помощью штоков 4, вворачиваемых в тело поршня.

Рис. 3.24. Поршень с контактами, вынесенными из пучности тока

птттПТПТШ.

Рис. 3.25. Схема PC с поршнем, у которого [контакты вынесены из пучности тока (а) и эпюры амплитуды СВЧ-тока в линии при /k<V4 (б); ;k = V4 (в)

На рис. 3.23, г изображен короткозамыкающий мостик с контактами цангового типа для PC, выполненной из отрезка двухпроводной линии. В конструкции (рис. 3.24) к телу поршня 6 припаяны через накладки 4 пружинные ламели 2, к.концам которых для улучшения качества контакта с помощью пайки крепят контактные кольца 1. С фланцем поршня винтами соединена ходовая гайка 5 с накаткой, которую перемещают по резьбе на внешнем проводнике 3 коаксиальной линии. Поршень в этом случае движется по винтовой линии.

Для снижения потерь в подвижных контактах применяют смещение из пучности тока плоскости контактного соедине-

ния (рис. 3 24 и 3.25). Если длина контактных ламелей поршня достаточно велика, то, как видно из рис. 3.25, амплитуда СВЧ-тока, протекающего через контактное сопротивление, уменьшается. Расчеты показывают, что при 4 = V8 потерн снижаются вдвое, при 1 - К/б - в четыре раза. Из рис. 3.25, б ясно, что при работе системы на первом обертоне с = к/4 контактные потери пренебрежимо малы.

-CZH

1(3

a) 6)

Рис. 3.26. Схема коаксиальной PC с контактным поршнем, в котором выполнены трансформаторы сопротивления, снижающие контактные потери (а), и эквивалентная схема такой PC (б)

Недостатком таких устройств является то, что при перестройке PC нельзя обеспечить одинаково малые потери на всех частотах диапазона перестройки.

Перестроить PC можно, применяя контактные поршни с четвертьволновыми трансформаторами. Одна из конструкций такого поршня в коаксиальной PC и ее эквивалентная схема показаны на рис. 3.26, а, б. На этом рисунке Zo - волновое сопротивление регулярного участка коаксиальной линии длиной 1{, л^э - переходные сопротивления между пружинными контактами поршня и проводниками линии - внутренним и наружным. Участок, на котором включены эти сопротивления, при расчете полагают не имеющим длины. Zm и Zi - волновые сопротивления участков линий длиной /j. Первая образована зазором между наружным проводником PC и наружной стенкой бесконтактной части поршня: вторая - между внутренним проводником и внутренней стенкой поршня. Z03 и Z04 - волновые сопротивления короткозамкнутых линий той же длины, образованных кольцевыми полостями внутри поршня. Размеры поршня обычно выбираются так, что Zq

- ог oi 03 ~ 04 ~ о/2-

Если считать, что переходное сопротивление не искажает распределения тока и напряжения в PC, то эквивалентная

схема упростится (рис. 3.27), причем 4 = 4, Zf, = Zoi + + Z .

При двукратном перекрытии диапазона длин волн (maxAmin = 2) И длине поршня 1 Я,п,п/4 потсри В систе-ме снижаются настолько, что г^з, определяющее эквивалентное сопротивление Rn (см. § 3.2), можно брать на порядок меньше обычного. Однако, чтобы получить такие результаты, и должны быть достаточно малыми [Zo/(Zoi+Zo2) 10], что понижает электрическую прочность PC.

Рис. 3.27. Расчетная (упрощенная) эквивалентная схема PC

Рис. 3.28. Конструктивные схемы бесконтактной перестройки коаксиальной (а) и полосковой (б) линий металлическими поршнями

Перестроить PC генераторов малой и средней мощности можно с помощью бесконтактных поршней (рис. 3.28). Эквивалентная схема таких PC, где в начале отрезка включена укорачивающая сосредоточенная емкость Со, та же, что и на рис. 3.27. Только в этом случае Zo - волновое сопротивление регулярных участков линии длиной К и h\ Zfln - волновое сопротивление поршневого участка линии длиной /а, представляющее собой сумму волновых сопротивлений отрезков, образованных зазорами между телом поршня и либо внутренним, либо наружным проводником.

На рис. 3.28, а стрелками показано направление СВЧ-токов в проводниках системы и в теле поршня. Видно, что отрезки линий, образованных зазорами между телом поршня и проводниками системы, включены последовательно, поэтому волновое сопротивление эквивалентного им участка на схеме рис. 3.27 Zon == Zgi + Zo2.

Условие резонанса в системе, имеющей такую эквивалентную схему, можно получить, приравняв нулю сумму