電火工品低射頻感度試驗用阻抗匹配調節裝置的製作方法

2023-12-11 02:29:47 4

專利名稱：電火工品低射頻感度試驗用阻抗匹配調節裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於火工品領域，主要涉及一種在電火工品射頻感度試驗中能夠使電
火工品負載與測試系統間實現阻抗匹配的調節裝置。
背景技術：
隨著大功率無線電發送設備的大量應用，特別是電子對抗戰的出現，致使武器周 圍環境電磁場強度迅速提高。在一定條件下，未屏蔽的電火工品有可能吸收環境電磁場的 射頻能，引起其誤動作(早爆)或性能與可靠性降低(失效)，而造成武器裝備出現意外事 故。由此可見，電火工品的安全性和可靠性將直接關係到武器系統的安全性和可靠性。 美國在上世紀六七十年代，就開始在實驗室通過射頻感度試驗，研究電磁環境對 電火工品的危害，並在美軍標MIL-STD-1512《電起爆的電爆分系統的設計要求和試驗方法》 和MIL-STD-1576《航天系統用電爆分系統的安全性要求和試驗方法》裡做了詳細的要求。 按照美國弗蘭克林研究院公布的資料，用測量電火工品射頻感度的電爆裝置包括射頻信號 發生器、防暴箱和阻抗匹配調節裝置。由於射頻信號發生器輸出端所用的接頭、傳輸線的特 性阻抗均為50 Q ，而電火工品在腳_腳和腳_殼不同的發火方式下，阻抗的變化範圍很大， 一般為0.5Q 50k Q，且由於每個電火工品在參數性能方面的差異，而使其阻抗值^具 有很大的隨機性。這樣，在射頻感度試驗中會導致射頻信號發生器和電火工品之間由於阻 抗不同而出現失配的問題。當電火工品的阻抗&與傳輸線的特性阻抗Z。失配時，就會在傳 輸線上產生反射波，減少了電火工品吸收的射頻功率。因此，在進行射頻感度試驗時，要通 過阻抗匹配調節裝置的阻抗變換作用，使被測火工品的視在阻抗等於電爆裝置傳輸線的特 性阻抗Z。，從而將傳輸線中原有的反射波經過匹配調節後，在電火工品中呈現為行波狀態。 國內在進行電火工品的射頻感度試驗時所用的阻抗匹配裝置一般分兩種，即微帶
傳輸線和三支節調配器。微帶傳輸線是一種窄帶匹配裝置且損耗較大，因而隨著試驗時的 工作頻率變化，要不斷對其進行更換，這給感度試驗帶來不便。三支節調配器的原理是(參
見圖2)，在射頻信號發生器與被測電火工品之間的傳輸線上依次並聯三個長度L可調的短 路線即三個支節，而且每兩個並接點之間以及最後一個並接點與被測火工品之間的間距d 相等；針對不同的負載阻抗，通過調節三個支節的長度L來產生適當的附加反射波，以抵消 主傳輸線上原存的反射波，從而達到阻抗匹配的目的。 按照美軍標的要求，射頻感度試驗的測試頻率範圍從1M 18GHz，在射頻阻抗匹 配調節裝置的作用下，使反射功率小於入射功率的5%時即可認為匹配良好。國內某單位已 經使用400M 18GHz阻抗匹配調節裝置進行電火工品的射頻感度試驗；該阻抗匹配調節裝 置由三個相同的四分之一波長諧振器組成，每個四分之一波長諧振器含有同軸放置的外筒 和接線圓柱，接線圓柱下端的外圓周上設置有八個觸爪，而上端則與一個帶外螺紋的絕緣 體固連，外筒內壁設有螺紋，接線圓柱通過絕緣體與外筒連接且八個觸爪均與外筒的筒壁 接觸，外筒的上端通過導線接在電爆裝置傳輸線中一根芯線的相應位置上，接線柱則通過 導線接在傳輸線中另一根芯線的相應位置上。旋動絕緣體就可以改變觸爪與外筒的接觸位置，使射頻功率經過外筒的路程發生變化，從而實現調節阻抗的功能。由此看出，在該裝置 中外筒起到支節的作用。由於試驗用的工作頻率高，波長短，因而每個同軸諧振器所需的支 節較短，很容易實現且調節操作也方便。但是，對於低端1MHz 400MHz的工作頻率而言， 每個同軸諧振器所需的支節很長，比如，試驗頻率為1MHz時，波長為300米，四分之一波長 為75米，要製作這樣長的外筒支節幾乎是不可能。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是，為對電火工品進行工作範圍在1MHz 400MHz 的射頻感度試驗提供一種阻抗匹配調節裝置，該裝置仍依據三支節調配器的原理且可對阻 抗在O. 5Q 50kQ範圍內的電火工品實現良好匹配。 為解決上述技術問題，本實用新型提供的阻抗匹配調節裝置包括三個工作頻段相 同的諧振器，每個諧振器含有外筒、內筒、螺旋管、圓板、觸點組件、手柄，所述外筒的兩端分 別裝有帶螺孔的上蓋和帶中心定位臺的下蓋，螺旋管由絕緣棒和螺旋繞制在絕緣棒上的銅 線構成，所述圓板帶有軸向通孔和與軸向通孔導通的徑向通孔，所述內筒由絕緣材料製作 且筒壁帶外螺紋；螺旋管一端與外筒下蓋的中心定位臺固連，所述圓板和內筒均套在螺旋 管外部且內筒下端與圓板的一個端面固連，所述手柄與所述內筒的上端固連，內筒與外筒 的上蓋螺紋連接，所述觸點組件放置在所述圓板的徑向孔中且兩端分別與所述外筒和所述 螺旋管接觸；所述三個諧振器均固定在試驗臺架上，每個諧振器的外筒均通過導線接在電 爆裝置傳輸線中一根芯線的相應位置上，每個螺旋管的一個銅線端頭均通過導線接在電爆 裝置傳輸線中另 一根芯線的相應位置上。 在本實用新型中，所述的諧振器還包含一個耦合線圈，該耦合線圈的圈座套在所 述螺旋管外部並同時與所述下蓋的定位臺固連，耦合線圈串接在所述螺旋管的一個銅線端 頭和電爆裝置傳輸線中另 一根芯線的相應位置之間。 在本實用新型中，所述的觸點組件包括兩個鋼珠和一個彈簧，兩個鋼珠分別固連 在彈簧的兩端，其中一個鋼珠與所述的外筒接觸，另一個鋼珠則與所述的螺旋管接觸。 本實用新型的有益效果體現在以下幾個方面。( — )本實用新型採用三個螺旋管作為阻抗匹配調節裝置的三個支節，由於電磁 波沿螺旋管軸向的傳播速度與纏繞的銅線長度存在反比關係，因此，在相同的工作頻率下， 採用螺旋管結構的支節所構成的諧振器與直線式支節諧振器相比，前者的高度大約可降低 到後者高度的三分之一，從而為在低射頻工作波段實現一個可操作的阻抗匹配調節裝置提 供了技術支持。 (二)本實用新型還在每個螺旋管的輸出端均串接了一個耦合線圈，憑藉螺旋管 線圈與耦合線圈之間的信號耦合作用，又可以把諧振器的高度減小到十分之一左右，從而 使本實用新型能夠實現比較理想的外型尺寸。

圖1是電火工品感度試驗用電爆裝置的組成示意圖。 圖2是三支節阻抗匹配調節器的等效電路示意圖。 圖3是本實用新型阻抗匹配調節器的外形示意圖。[0016] 圖4是本實用新型阻抗匹配調節器的電連接示意圖。 圖5是本實用新型中螺旋諧振器的結構組成示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及優選實施例對本實用新型作進一步的詳述。 如圖3、圖4所示，本實用新型由三個工作頻段相等的諧振器組成，三個諧振器均 固定在試驗臺架上，每個諧振器通過一個相應的三通連接器並接在電爆裝置與被測火工品 之間的傳輸線路中。 根據圖5所示，每個諧振器含有手柄1、上蓋2、內筒3、外筒9、下蓋8、螺旋管5、圓 板10、三個觸點組件和耦合線圈11。外筒8由不鏽鋼材料製作，其兩端分別裝上蓋2和下 蓋8，上蓋2帶有螺紋孔，下蓋8帶有中心定位臺。螺旋管5由絕緣棒和螺旋繞制在絕緣棒 上的銅線4構成，絕緣棒的直徑為22mm，銅線4的線徑為0. 5mm，其繞制的螺距為4mm。圓板 IO帶有軸向通孔和與軸向通孔導通的三個分布均勻的徑向通孔。內筒3由絕緣材料製作且 筒壁帶有外螺紋。每個觸點組件含有兩顆鋼珠6和一個彈簧7且兩顆鋼珠6分別固連在彈 簧7的兩端。耦合線圈ll含有凸字形空心圈座和三匝線圈，耦合線圈11的直徑為26mm，螺 距為8mm。耦合線圈11的圈座套在螺旋管5外部，圈座與螺旋管5的底部均與下蓋8的定 位臺固連，而且螺旋管5下端的銅線頭與耦合線圈11的輸入端連接，圓板10和內筒3均套 在螺旋管5外部且圓板10的上端面與內筒3的下端面固連，圓板10位於耦合線圈11的上 方，內筒3的上端與手柄1固連且同時與上蓋2螺紋連接，轉動手柄1可使內筒3帶著圓板 10相對外筒9和螺旋管5上下移動。三個觸點組件分別放置在圓板10的三個徑向孔中， 且兩顆鋼珠6分別與外筒9和螺旋管5接觸。三個諧振器分別通過對應的三通連接器(一 入兩齣)並接在電爆裝置的傳輸線上，即每個三通連接器的輸入端均與電爆裝置傳輸線 的一條芯線連接，第一輸出埠與相應諧振器的耦合線圈輸出端連接，第二輸出埠則與 下一級諧振器的輸入端即下一個三通的輸入端連接，最後一個(即第三)三通連接器的第 二輸出埠則與被測火工品連接；三個諧振器的外筒均與電爆裝置傳輸線的另一條芯線連 接。
權利要求一種電火工品低射頻感度試驗用阻抗匹配調節裝置，包括三個工作頻段相同的諧振器，其特徵在於每個諧振器含有外筒[9]、內筒[3]、螺旋管[5]、圓板[10]、觸點組件、手柄[1]，所述外筒[9]的兩端分別裝有帶螺孔的上蓋[2]和帶中心定位臺的下蓋[8]，螺旋管[5]由絕緣棒和螺旋繞制在絕緣棒上的銅線[4]構成，所述圓板[10]帶有軸向通孔和與軸向通孔導通的徑向通孔，所述內筒[3]由絕緣材料製作且筒壁帶外螺紋；螺旋管一端與所述下蓋[8]的中心定位臺固連，所述圓板[10]和內筒[3]均套在螺旋管外部且內筒[3]下端與圓板[10]的一個端面固連，所述手柄[1]與所述內筒[3]的上端固連，內筒[3]與所述上蓋[2]螺紋連接，所述觸點組件放置在所述圓板[10]的徑向孔中且兩端分別與所述外筒[9]和所述螺旋管[5]接觸；所述三個諧振器均固定在試驗臺架上，每個諧振器的外筒[9]均通過導線接在電爆裝置傳輸線中一根芯線的相應位置上，每個螺旋管[5]的一個銅線端頭均通過導線接在電爆裝置傳輸線中另一根芯線的相應位置上。
2. 根據權利要求1所述的電火工品低射頻感度試驗用阻抗匹配調節裝置，其特徵在 於所述的諧振器還包含一個耦合線圈[ll]，該耦合線圈[11]的圈座套在所述螺旋管[5] 外部並同時與所述下蓋[8]的定位臺固連，耦合線圈[11]串接在所述螺旋管[5]的一個銅 線端頭和電爆裝置傳輸線中另一根芯線的相應位置之間。
3. 根據權利要求1或2所述的電火工品低射頻感度試驗用阻抗匹配調節裝置，其特徵 在於所述的觸點組件包括兩個鋼珠[6]和一個彈簧[7]，兩個鋼珠[6]分別固連在彈簧 [7]的兩端，其中一個鋼珠[6]與所述的外筒[9]接觸，另一個鋼珠[6]則與所述的螺旋管 [5]接觸。
專利摘要本實用新型公開了一種電火工品低射頻感度試驗用阻抗匹配調節裝置，該裝置依據三支節阻抗匹配調節的基本原理而配置了三個諧振器。其主要特點是，每個諧振器中均採用了螺旋管作為調節支節，同時還在每個螺旋管的輸出端配置了一個耦合線圈，由此大大降低了諧振器的外形高度，從而實現了一個既可對電火工品進行工作範圍在1MHz～400MHz的射頻感度試驗進行阻抗匹配，又便於操作而且外型尺寸適度的阻抗匹配調節裝置。
文檔編號H01P1/24GK201527231SQ20092003389
公開日2010年7月14日 申請日期2009年7月14日 優先權日2009年7月14日
發明者姚洪志, 封青梅, 王麗霞, 紀向飛, 薛鹿生, 趙團 申請人:中國兵器工業第二一三研究所