專利名稱：電火工品低射頻感度試驗(yàn)用阻抗匹配調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于火工品領(lǐng)域，主要涉及一種在電火工品射頻感度試驗(yàn)中能夠使電
火工品負(fù)載與測試系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
隨著大功率無線電發(fā)送設(shè)備的大量應(yīng)用，特別是電子對抗戰(zhàn)的出現(xiàn)，致使武器周 圍環(huán)境電磁場強(qiáng)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(huán)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(xiàn)意外事 故。由此可見，電火工品的安全性和可靠性將直接關(guān)系到武器系統(tǒng)的安全性和可靠性。 美國在上世紀(jì)六七十年代，就開始在實(shí)驗(yàn)室通過射頻感度試驗(yàn)，研究電磁環(huán)境對 電火工品的危害，并在美軍標(biāo)MIL-STD-1512《電起爆的電爆分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和試驗(yàn)方法》 和MIL-STD-1576《航天系統(tǒng)用電爆分系統(tǒng)的安全性要求和試驗(yàn)方法》里做了詳細(xì)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(fā)生器、防暴箱和阻抗匹配調(diào)節(jié)裝置。由于射頻信號發(fā)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(fā)火方式下，阻抗的變化范圍很大， 一般為0.5Q 50k Q，且由于每個(gè)電火工品在參數(shù)性能方面的差異，而使其阻抗值^具 有很大的隨機(jī)性。這樣，在射頻感度試驗(yàn)中會導(dǎo)致射頻信號發(fā)生器和電火工品之間由于阻 抗不同而出現(xiàn)失配的問題。當(dāng)電火工品的阻抗&與傳輸線的特性阻抗Z。失配時(shí)，就會在傳 輸線上產(chǎn)生反射波，減少了電火工品吸收的射頻功率。因此，在進(jìn)行射頻感度試驗(yàn)時(shí)，要通 過阻抗匹配調(diào)節(jié)裝置的阻抗變換作用，使被測火工品的視在阻抗等于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(jīng)過匹配調(diào)節(jié)后，在電火工品中呈現(xiàn)為行波狀態(tài)。 國內(nèi)在進(jìn)行電火工品的射頻感度試驗(yàn)時(shí)所用的阻抗匹配裝置一般分兩種，即微帶
傳輸線和三支節(jié)調(diào)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(yàn)時(shí)的 工作頻率變化，要不斷對其進(jìn)行更換，這給感度試驗(yàn)帶來不便。三支節(jié)調(diào)配器的原理是(參
見圖2)，在射頻信號發(fā)生器與被測電火工品之間的傳輸線上依次并聯(lián)三個(gè)長度L可調(diào)的短 路線即三個(gè)支節(jié)，而且每兩個(gè)并接點(diǎn)之間以及最后一個(gè)并接點(diǎn)與被測火工品之間的間距d 相等；針對不同的負(fù)載阻抗，通過調(diào)節(jié)三個(gè)支節(jié)的長度L來產(chǎn)生適當(dāng)?shù)母郊臃瓷洳ǎ缘窒?主傳輸線上原存的反射波，從而達(dá)到阻抗匹配的目的。 按照美軍標(biāo)的要求，射頻感度試驗(yàn)的測試頻率范圍從1M 18GHz，在射頻阻抗匹 配調(diào)節(jié)裝置的作用下，使反射功率小于入射功率的5%時(shí)即可認(rèn)為匹配良好。國內(nèi)某單位已 經(jīng)使用400M 18GHz阻抗匹配調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行電火工品的射頻感度試驗(yàn)；該阻抗匹配調(diào)節(jié)裝 置由三個(gè)相同的四分之一波長諧振器組成，每個(gè)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(shè)置有八個(gè)觸爪，而上端則與一個(gè)帶外螺紋的絕緣 體固連，外筒內(nèi)壁設(shè)有螺紋，接線圓柱通過絕緣體與外筒連接且八個(gè)觸爪均與外筒的筒壁 接觸，外筒的上端通過導(dǎo)線接在電爆裝置傳輸線中一根芯線的相應(yīng)位置上，接線柱則通過 導(dǎo)線接在傳輸線中另一根芯線的相應(yīng)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(jīng)過外筒的路程發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)阻抗的功能。由此看出，在該裝置 中外筒起到支節(jié)的作用。由于試驗(yàn)用的工作頻率高，波長短，因而每個(gè)同軸諧振器所需的支 節(jié)較短，很容易實(shí)現(xiàn)且調(diào)節(jié)操作也方便。但是，對于低端1MHz 400MHz的工作頻率而言， 每個(gè)同軸諧振器所需的支節(jié)很長，比如，試驗(yàn)頻率為1MHz時(shí)，波長為300米，四分之一波長 為75米，要制作這樣長的外筒支節(jié)幾乎是不可能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，為對電火工品進(jìn)行工作范圍在1MHz 400MHz 的射頻感度試驗(yàn)提供一種阻抗匹配調(diào)節(jié)裝置，該裝置仍依據(jù)三支節(jié)調(diào)配器的原理且可對阻 抗在O. 5Q 50kQ范圍內(nèi)的電火工品實(shí)現(xiàn)良好匹配。 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的阻抗匹配調(diào)節(jié)裝置包括三個(gè)工作頻段相 同的諧振器，每個(gè)諧振器含有外筒、內(nèi)筒、螺旋管、圓板、觸點(diǎn)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(gòu)成，所述圓板帶有軸向通孔和與軸向通孔導(dǎo)通的徑向通孔，所述內(nèi)筒由絕緣材料制作 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(nèi)筒均套在螺旋 管外部且內(nèi)筒下端與圓板的一個(gè)端面固連，所述手柄與所述內(nèi)筒的上端固連，內(nèi)筒與外筒 的上蓋螺紋連接，所述觸點(diǎn)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(gè)諧振器均固定在試驗(yàn)臺架上，每個(gè)諧振器的外筒均通過導(dǎo)線接在電 爆裝置傳輸線中一根芯線的相應(yīng)位置上，每個(gè)螺旋管的一個(gè)銅線端頭均通過導(dǎo)線接在電爆 裝置傳輸線中另 一根芯線的相應(yīng)位置上。 在本實(shí)用新型中，所述的諧振器還包含一個(gè)耦合線圈，該耦合線圈的圈座套在所 述螺旋管外部并同時(shí)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(gè)銅線端 頭和電爆裝置傳輸線中另 一根芯線的相應(yīng)位置之間。 在本實(shí)用新型中，所述的觸點(diǎn)組件包括兩個(gè)鋼珠和一個(gè)彈簧，兩個(gè)鋼珠分別固連 在彈簧的兩端，其中一個(gè)鋼珠與所述的外筒接觸，另一個(gè)鋼珠則與所述的螺旋管接觸。 本實(shí)用新型的有益效果體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。( — )本實(shí)用新型采用三個(gè)螺旋管作為阻抗匹配調(diào)節(jié)裝置的三個(gè)支節(jié)，由于電磁 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(guān)系，因此，在相同的工作頻率下， 采用螺旋管結(jié)構(gòu)的支節(jié)所構(gòu)成的諧振器與直線式支節(jié)諧振器相比，前者的高度大約可降低 到后者高度的三分之一，從而為在低射頻工作波段實(shí)現(xiàn)一個(gè)可操作的阻抗匹配調(diào)節(jié)裝置提 供了技術(shù)支持。 (二)本實(shí)用新型還在每個(gè)螺旋管的輸出端均串接了一個(gè)耦合線圈，憑借螺旋管 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(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)比較理想的外型尺寸。

圖1是電火工品感度試驗(yàn)用電爆裝置的組成示意圖。 圖2是三支節(jié)阻抗匹配調(diào)節(jié)器的等效電路示意圖。 圖3是本實(shí)用新型阻抗匹配調(diào)節(jié)器的外形示意圖。[0016] 圖4是本實(shí)用新型阻抗匹配調(diào)節(jié)器的電連接示意圖。 圖5是本實(shí)用新型中螺旋諧振器的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及優(yōu)選實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳述。 如圖3、圖4所示，本實(shí)用新型由三個(gè)工作頻段相等的諧振器組成，三個(gè)諧振器均 固定在試驗(yàn)臺架上，每個(gè)諧振器通過一個(gè)相應(yīng)的三通連接器并接在電爆裝置與被測火工品 之間的傳輸線路中。 根據(jù)圖5所示，每個(gè)諧振器含有手柄1、上蓋2、內(nèi)筒3、外筒9、下蓋8、螺旋管5、圓 板10、三個(gè)觸點(diǎn)組件和耦合線圈11。外筒8由不銹鋼材料制作，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(gòu)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(dǎo)通的三個(gè)分布均勻的徑向通孔。內(nèi)筒3由絕緣材料制作且 筒壁帶有外螺紋。每個(gè)觸點(diǎn)組件含有兩顆鋼珠6和一個(gè)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(nèi)筒3均套 在螺旋管5外部且圓板10的上端面與內(nèi)筒3的下端面固連，圓板10位于耦合線圈11的上 方，內(nèi)筒3的上端與手柄1固連且同時(shí)與上蓋2螺紋連接，轉(zhuǎn)動手柄1可使內(nèi)筒3帶著圓板 10相對外筒9和螺旋管5上下移動。三個(gè)觸點(diǎn)組件分別放置在圓板10的三個(gè)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(gè)諧振器分別通過對應(yīng)的三通連接器(一 入兩出)并接在電爆裝置的傳輸線上，即每個(gè)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，第一輸出端口與相應(yīng)諧振器的耦合線圈輸出端連接，第二輸出端口則與 下一級諧振器的輸入端即下一個(gè)三通的輸入端連接，最后一個(gè)(即第三)三通連接器的第 二輸出端口則與被測火工品連接；三個(gè)諧振器的外筒均與電爆裝置傳輸線的另一條芯線連 接。
權(quán)利要求一種電火工品低射頻感度試驗(yàn)用阻抗匹配調(diào)節(jié)裝置，包括三個(gè)工作頻段相同的諧振器，其特征在于每個(gè)諧振器含有外筒[9]、內(nèi)筒[3]、螺旋管[5]、圓板[10]、觸點(diǎn)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(gòu)成，所述圓板[10]帶有軸向通孔和與軸向通孔導(dǎo)通的徑向通孔，所述內(nèi)筒[3]由絕緣材料制作且筒壁帶外螺紋；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(nèi)筒[3]均套在螺旋管外部且內(nèi)筒[3]下端與圓板[10]的一個(gè)端面固連，所述手柄[1]與所述內(nèi)筒[3]的上端固連，內(nèi)筒[3]與所述上蓋[2]螺紋連接，所述觸點(diǎn)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(gè)諧振器均固定在試驗(yàn)臺架上，每個(gè)諧振器的外筒[9]均通過導(dǎo)線接在電爆裝置傳輸線中一根芯線的相應(yīng)位置上，每個(gè)螺旋管[5]的一個(gè)銅線端頭均通過導(dǎo)線接在電爆裝置傳輸線中另一根芯線的相應(yīng)位置上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電火工品低射頻感度試驗(yàn)用阻抗匹配調(diào)節(jié)裝置，其特征在 于所述的諧振器還包含一個(gè)耦合線圈[ll]，該耦合線圈[11]的圈座套在所述螺旋管[5] 外部并同時(shí)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(gè)銅 線端頭和電爆裝置傳輸線中另一根芯線的相應(yīng)位置之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電火工品低射頻感度試驗(yàn)用阻抗匹配調(diào)節(jié)裝置，其特征 在于所述的觸點(diǎn)組件包括兩個(gè)鋼珠[6]和一個(gè)彈簧[7]，兩個(gè)鋼珠[6]分別固連在彈簧 [7]的兩端，其中一個(gè)鋼珠[6]與所述的外筒[9]接觸，另一個(gè)鋼珠[6]則與所述的螺旋管 [5]接觸。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電火工品低射頻感度試驗(yàn)用阻抗匹配調(diào)節(jié)裝置，該裝置依據(jù)三支節(jié)阻抗匹配調(diào)節(jié)的基本原理而配置了三個(gè)諧振器。其主要特點(diǎn)是，每個(gè)諧振器中均采用了螺旋管作為調(diào)節(jié)支節(jié)，同時(shí)還在每個(gè)螺旋管的輸出端配置了一個(gè)耦合線圈，由此大大降低了諧振器的外形高度，從而實(shí)現(xiàn)了一個(gè)既可對電火工品進(jìn)行工作范圍在1MHz～400MHz的射頻感度試驗(yàn)進(jìn)行阻抗匹配，又便于操作而且外型尺寸適度的阻抗匹配調(diào)節(jié)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(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者姚洪志, 封青梅, 王麗霞, 紀(jì)向飛, 薛鹿生, 趙團(tuán) 申請人:中國兵器工業(yè)第二一三研究所