Файл: Захарьящев Л.И. Конструирование СВЧ каскадов на резонансных линиях и спиральных фильтрах.pdf

Н е с м о т ря на простоту электрических схем, каскады" имеют сложную механическую конструкцию, а их раз­ меры непосредственно обусловлены рабочей длиной вол­ ны, вследствие чего уменьшение габаритов и веса подоб­ ных устройств, выполняемых на классических колеба­ тельных системах, связано сочень большими трудностями.

В устройствах на коаксиальных резонаторах такой воз­ можности не представляется, и поэтому они получаются громоздкими. Миниатюризация СВЧ каскадов, особенно длинноволнового диапазона воли, где конструкции, сточ­

основных параметров каскада в условиях усложняющих ­ ся внешних воздействий на данном этапе конструирова­ ния С В Ч каскадов решается применением миниатюрных колебательных систем типа спиральных резонансных фильтров или малогабаритных высокостабильных кон­ туров.

В зависимости от назначения каскада, условия экс­ плуатации его могут быть самыми разнообразными . Его надежность и длительность срока службы зависят от условий и режимов эксплуатации, конструкции и свойств материалов, применяемых д л я изготовления деталей и узлов. Нарушение рабочих функций к а с к а д а может быть вызвано различными факторами: изменением темпера­

трических факторов м о ж н о предусмотреть в процессе от­ работки схемы каскада, то способность его нормального функционирования при воздействии влаги, температуры, вибрационных и ударных механических усилий опреде­ ляется только конструкцией каскада.

Такие в о з м у щ а ю щ и е ф а к т о р ы , как температура, •влажность, вибрационные и ударные нагрузки, рассмот­ ренные за длительный промежуток времени, с достаточ­

Ю

Внешние воздействия вызывают как обратимые, так и необратимые изменения параметров детален, узлов и всего каскада в целом. При этом относительное постоян­ ство параметров изделия достигается либо методом изо­ ляции от внешних воздействий, либо методом компенса­ ции, использующим неустойчивость как средство дости­ жения постоянства параметров . Примером последнего может служить температурная стабилизация индуктив­

Наибольшее влияние на стабильность параметров ка­ скада и среднюю наработку на отказ оказывает темпера­

механизмов перестройки деталей, радиоэлементов и пе­ реходные сопротивления контактных плунжеров и т. д. Под воздействием температуры изменяются линейные размеры колебательных систем и других деталей, их вза­ имное пространственное положение, физико-химические параметры материалов, что влечет за собой изменение диэлектрической и магнитной проницаемости; не остают­ ся постоянными модуль упругости, удельное поверхност­ ное и объемное сопротивления, что отражается на ста­

применяются: а) подогрев при воздействии отрицатель­ ных температур; б) принудительное устранение перегре­ за с помощью различных систем охлаждения, в случаях,

дения заклинивания механизмов необходимо учитывать температурные коэффициенты линейного расширения ма­

целью широко применяются криогенные замкнутые си­ стемы.

Термостатирование является радикальным методом повышения температурной стабильности. Однако вес и габариты термостата в зависимости от требований к ста-

11

бильности температуры, как правило, превышают в не­ сколько раз вес <ii габариты каскада .

Воздействие влаги может вызывать отказы в работе каскада или значительные изменения его параметров . Влага оказывает влияние как на изоляционные материа­ лы, т а к и на металлы . П о г л о щ а я влагу, изоляционные материалы в той или «ной степени изменяют свои пара­ метры. Характер изменения параметров обусловлен ди­ электрическими свойствами воды, которая является силь­ но полярным веществом с высокой электрической прово­ димостью. Вода легко вступает в соединение со многими веществами, образуя растворы солей, кислот, щелочей, коллоидные растворы. В виде жидкости и паров вода обладает хорошей проникающей способностью в поры, трещины, каналы, межструктурные пространства. При этом образуются проводящие и полупрозодящие мостики.

Поглощение воды диэлектриками приводит к увеличению

нические пары — проводники и припои, основания и галь­ ванопокрытия и т а к далее, что приводит к появлению электролитической коррозии, способной полностью раз ­ рушить металлические покрытия и проводники малых сечений.

Влага внутрь каскада проникает через неплотные сочленения герметизирующих прокладок с поверхностя­ ми разъемов, неплотности герметизирующего слоя с вы­ водами и т. д. З а щ и т а к а с к а д а от воздействия влаги осу­ ществляется применением герметичных каркасов, исполь­ зованием электрических разъемов, не подверженных воздействию влаги, применением уплотнителей для осей, выступающих за границы каркаса .

ности является чрезвычайно в а ж н ы м . Осуществить вакуумплотную герметизацию д л я диапазонных каскадов довольно сложно, поэтому, как правило, такие каскады выполняются с частичной герметизацией. Применение герметичных каркасов и паяных неразъемных швов или

же хорошо выполненных разъемных сочленений позво­

ляет осуществить вакуум плотную, герметизацию, Такие

12

конструкции значительно увеличивают вес каскада и его габариты. .

Д л я того чтобы под воздействием влаги металличе­ ские конструкции каскада не коррозировали, они покры­ ваются защитными покрытиями. Более подробно этот вопрос рассмотрен в § 3 данной главы.

Механические воздействия на каскад вызывают в эле­ ментах конструкции упругие деформации и соответст­ вующие им изменения механических или электрических параметров . Н а к а п л и в а н и е последствий длительного ме­ ханического воздействия приводит к разрушению детали или узла вследствие усталости материала, что уменьша­

значительным повышением механической прочности и жесткости деталей и узлов, и соответствующим их креп­

ние ребер жесткости и применение дополнительных де­ талей крепления, не всегда применимы.

Если в процессе конструирования трудно предвидеть условия эксплуатации каскада, то необходимо его кон­

стью 98—100%' при 30 — 40°С, присутствием пыли и аг­

Конструкция сверхвысокочастотного каскада непо­ средственно связана с серийностью изготовления и тех­ нологией производства, учитывающей особенности про­ изводства завода-изготовителя.

Случайные ф а к т о р ы — температура, влажность, виб­ рационные и ударные механические воздействия — влия­ ют на электромеханические свойства материалов, из ко­ торых изготовлены детали каскада, на размеры и форму деталей, а следовательно, и на все его параметры, кото­ рые т о ж е носят случайный характер . Однако во время эксплуатации отклонение основных параметров должно происходить в допусках, оговоренных техническими усло­ виями. Конструкция каскада д о л ж н а р а з р а б а т ы в а т ь с я

13