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

с учетом случайных отклонений размеров деталей, свойств материалов и т. п., что находит отражение в до­

ской схемой выбирается оптимальный вариант простран­ ственного расположения деталей и узлов с учетом механической жесткости, вибро- и влагостойкости, при­ нимая во внимание физико-технические свойства исполь­ зуемых материалов и возможную технологию изготовле­ ния нестандартных деталей.

С учетом изложенного, наиболее целесообразной кон­ струкцией СВЧ каскада является конструкция в виде автономного законченного изделия. В этом случае одно­ временно обеспечиваются его механическая прочность и жесткость и экранировка от внешних электромагнитных

никами питания, высокочастотный вход и выход осуще­ ствляются с помощью разъемов . Органы управления ча­ стотой, выходной мощностью и другие размещаются на лицевой панели.

1.2. Материалы, применяемые для изготовления сверхвысокочастотных каскадов [1.2, 1.3]

Проводниковые материалы. Материалами для изготовления

.резонансных' линии и экранов спиральных фильтров служат .медь, латунь, алюминиевые сплавы, сталь с подслоем .меди и слоем сереб­ ра. Для высокостабильных линии и экранов спиральных фильтров может применяться высокочастотная керамика, обладающая малым коэффициентом линейного расширения, металлизированная слоем серебра по токонесущим поверхностям.

Основными свойствами проводниковых материалов являются: электропроводность, теплопроводность, механическая 'прочность и тепловое расширение.' Величина удельного сопротивления всех чи­ стых металлов небольшая. Добавление примесей приводит к его уве­ личению, поэтому значение удельного сопротивления сплавов несколько выше, чем его компонентов. С ростом температуры удель­ ное сопротивление металлов возрастает. Изменение удельного сопро­ тивления от температуры характеризуется коэффициентом удельного сопротивления, равным примерно 0,004 град - 1 . Металлы с высокой' удельной электропроводностью обладают хорошей теплопровод­ ностью. С ростом температуры удельная теплопроводность падает.

14

Металлы, обладающие малой величиной удельного сопротивлений, достаточно .прочны, их можно сваривать и паять.

Медь обладает хорошими 'Механическими и технологическими свойствами, удовлетворительной стойкостью по отношению к кор­ розии .(интенсивное окисление меди происходит в нормальных атмо­ сферных условиях только при повышенных температурах). Адгезион­

медь применяют ,в тех .случаях, когда необходимо обеспечить высо­ кую механическую прочность конструкции, твердость и сопротивля­

деталей широкое .применение находит латунь, обладающая высоким относительным удлинением при повышенном значении предела проч­ ности icrp (при растяжении) по сравнению с чистой медью. При со­ держании в сплаве 45% цинка латунь обладает наибольшей механи­ ческой прочностью. Сплав, содержащий 30—32% цинка, обладает хорошей пластичностью и применяется для изготовления изделий глубокой вытяжкой и штамповкой. Для производства труб и экра­ нов .применяются две марки латуни, Л62 и Л96.

Чистый алюминий из-за пониженных механических свойств для изготовления элементов резонансных устройств применять нецелесо­ образно. Сплав алюминия альдрей, содержащий 0,3—0,5% Mg, 0,4—0,7% §i и 0,2—0,3% Fe, остальное — алюминий, обладает повы­

магнитная проницаемость стали отличается от магнитной проница­ емости вакуума '(для меди и алюминия и,«и,о),то скорость распро­ странения электромагнитных колебаний в линии из стали не' будет равна скорости распространения колебаний в красномедных или алюминиевых линиях.

Фосфористая, бериллиевая и другие марки бронзы имеют не­ сколько большее удельное сопротивление, чем техническая медь. Кадмиевая и кадмиево-оловянистая бронза обладают проводи­ мостью, близкой к проводимости меди. Благодаря большой механи­ ческой прочности и упругости бронза находит широкое применение при изготовлении токопроводящнх спиральных пружин, навиваемых из тонкой |(диаметром 0,2—1 мм) посеребреной проволоки, исполь­ зующихся в цанговых соединениях труб с лампами. Эти же мате­ риалы применяются для изготовления различной конфигурации кон­ тактных систем плунжеров перестройки резонансных линий, а также лепестковых контактирующих элементов труб с лампами. Основные

15

электромеханические .характеристик» рассмотренных материалов приводятся в табл. 1.1.

кадов могут выполняться из высокочастотной керамики, обладающей малым температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР). Основными свойствами, отличающими керамические мате­ риалы от других диэлектриков, использующихся на СВЧ, являются:

ются временным сопротивлением на растяжение, сжатие, изгиб и модулем эластичности, которые обычно определяются при статиче­ ских нагрузках. Керамические материалы, относясь к классу хруп­ ких, обладают большой прочностью на сжатие, которая у них почти

как химическим составом вещества и его минералогическим строе­ нием, так и технологией производства: обжигом, формовкой, тща­ тельностью перемешивания исходных материалов и пр. Электрофи­ зические свойства керамических изделий тем лучше, чем больше однородность и плотность самого керамического материала. Послед­ нее определяется тонкостью помола и способом формовки сырых материалов до обжига. Конечные свойства материала, а следова­ тельно, и изделий из него определяются обжигом, который закре­ пляет предварительно приданную ему форму.

^йля изготовления деталей СВЧ техники широкое применение нашли магнезиально-силикатные керамические материалы (стеатит, форстерит), обладающие малыми диэлектрическими потерями. Такой материал, как стеатитовая керамика, отличается дешевизной и про­ стотой изготовления, однако согласно ГОСТ 5458 — 57 по комплексу физико-механических свойств она уступает алюмооиликатным, цирконовым и алюмооксидным керамическим материалам.

Магнезнальносиликатные керамические материалы, обладая малы-

16

объемных деталей часто применяют литье или используют прессова­ ние из пластмасс и очень редко их выполняют методом горячей штамповки. Для подобных детален целесообразно применять легкие алюминиевые сплавы, что 'Позволяет в значительной мере уменьшить вес и габариты каскада. Детали, выполненные из алюминия н его

или микроатмосфера с содержанием хлоридов вызывает сильную коррозию алюминия <и его сплавов. Литейные сплавы алюминия обладают 'большой жпдкотекучестыо и малой усадкой, что позволяет получать из них детали самой сложной конфигурации. В случаях, когда требуется изготовить детали повышенной прочности, алюмини­ евые сплавы подвергают термической обработке. В качестве литье­ вых применяют кремний-алюминиевые сплавы марок АЛ-2, АЛ-4, АЛ-9.

Деформируемые сплавы алюминия выпускаются двух видов: сплавы, упрочняющиеся под влиянием термической обработки, и сплавы, не меняющие своих механических свойств в результате термообработки. Из известных сплавов наибольшей механической прочностью обладают сплавы алюминия с медью и алюминия с маг­ нием (Д1, Д6 и Д16). Сплавы алюминия с цинком, магнием и медью, хотя механически и более прочны, однако они подвержены коррозии !(сплав В95 и др.).

Если к деталям предъявляются повышенные требования в отно­ шении их веса, то используются магний-алюминиевые сплавы. По механическим свойствам магниевые сплавы не уступают алюминие­ вым, но обладают меньшим удельным весом и лучшей обрабатыва­ емостью. После оксидирования такие сплавы, как МЛ-4 и МЛ-5, отличаются высокой коррозионной стойкостью. Магниевые сплавы не взаимодействуют с металлом прессформы и поэтому не прилипают к ее стенкам.

Из медных сплавов применяется латунь. Для отливок, .подле­ жащих дальнейшей механической обработке, рекомендуется приме­ нять лунцовую латунь, содержащую в качестве присадки 0,8— 1,9% РЬ, как наиболее хорошо обрабатываемую. Кроме того, для производства различных деталей и, в частности, литых каркасов СВЧ каскадов могут быть попользованы многокомпонентные латуни типа ЛМцС, ЛАЖМц н ЛМцНЖ, отличающиеся от двухкомпонеитных повышенными механическими свойствами, а также более высокой противокоррозийной стойкостью в некоторых агрессивных средах (морская вода).

При единичном изготовлении каскадов, когда основным техно­ логическим процессом является точение, исходным материалам слу­ жат прутки сечения различной формы, а также листовой материал для изготовления каркасов. Применяются как черные, так и цвет­

из которой после обработки имеют удовлетворительную поверхность, хорошо шлифуются и полируются.

18