Файл: Бушминский, И. П. Изготовление элементов конструкций СВЧ. Волноводы и волноводные устройства учеб. пособие.pdf

И. П. Бушминский

Изготовление элементов конструкций СВЧ

Волноводы и волноводные устройства

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности «Конструирование и про­ изводство радиоаппаратуры»

МОСКВА «ВЫСШАЯ ШКОЛА» 1974 г.

Б 90 УДК 6121.385.6+621.3712.8(075)

Р е ц е н з е н т ы :

— J3&6P

Игорь Петрович Бушминский

комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли, Хохловский пер., 7. 3867.

Бушминский И. П.

Б 90 Изготовление элементов конструкций СВЧ. Вол­ новоды и волноводные устройства. Учеб, пособие для вузов. М., «Высш. школа», 1974.

304 с. с ил.

В учебном пособии изложены вопросы технологии изготовления волноводов, волноводных корпусов и волноводных устройств, а также технологии изготовления полосковых устройств и интегральных схем СВЧ с распределенными и сосредоточенными параметрами. Рассмотре­ ны способы изготовления и отделки корпусов волноводных устройств пайкой, сваркой, точным литьем, холодным выдавливанием, наращи­ ванием металла; приводится выбор способа изготовления волноводных корпусов, технология изготовления миниатюрных полосковых волно­ водов.

30404—133

001(01)—74

(g Издательство «Высшая школа», 1974 г.

Глава 1

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВОЛНОВОДНЫХ ТРУБ ПРЯМОУГОЛЬНОГО И КРУГЛОГО ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЙ

Волноводы представляют собой простейшие сбороч­ ные единицы устройств СВЧ (рис. 1.1). Полые волно­ воды состоят из трубы прямоугольного или круглого поперечного сечения, имеющей проводящую внутреннюю поверхность (собственно волновода), и присоединитель­ ных фланцев. В зависимости от конструктивных требо­ ваний и назначения волноводные трубы бывают прямо­ линейными, изогнутыми, скрученными и могут иметь переменное по длине сечение, гофрированные стенки и т. д. На рис. 1.2 дана классификация волноводных труб и фланцев по технологическим признакам.

Если прямолинейные волноводы выполнены на основе стандартных труб прямоугольного (ЦМТУ 4843—57). поперечного сечения сборкой их отрезков с фланцами, то для производства остальных типов волноводов исполь­ зуются специфические технологические процессы, харак­ терные для изготовления деталей волноводных сбороч­ ных единиц.

§ 1. 1. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ИЗОГНУТЫХ волноводных

ТРУБ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ

Прямоугольные волноводы могут быть изогнуты по узкой и широкой стенкам. В первом случае изменяется направление вектора Н при неизменном направлении вектора Е, во втором — направление вектора Е. Поэто­ му различают изгибы в Я- и Я-плоскостях. В местах изгибов волновода возникают неоднородности, вызываю­ щие отражения энергии колебаний СВЧ. Эти неоднород-

5

Рис. 1.12. Классификация деталей волноводов по ксшструкторско-теХ' нологическим признакам

поста не сосредоточены в одной плоскости, а распреде­ лены в некотором объеме волновода и им можно придать форму, обеспечивающую минимальные отра­ жения.

неоднородности начинается с места искривления оси волновода. Так как волновые сопротивления изогнутого и прямолинейного участков волновода различны, то от области изгиба возникнут отражения. Они будут мини­ мальными, если длина средней линии изгиба кратна величине Хв/2 (Кв — длина волны в волноводе). В этом случае используются согласующие свойства полуволно­ вой линии.

Для уменьшения величины неоднородности, вноси­ мой изгибом, необходимо обеспечить постоянство гео­ метрии полости волновода и высокую чистоту токонесу­ щих поверхностей по всей длине изгиба.

Недостатком плавного изгиба волновода являются его относительно большие размеры, для уменьшения кото­ рых вместо волноводов с плавным изгибом использу­ ются уголки (см. рис. 1.4).

Уголки компактны и имеют хорошие электрические характеристики. Наименьшее отражение получается для

торых углы подобраны так, что коэффициенты отраже­ ния от них распределяются по биномиальному закону. Например, трехступенчатый изгиб на 90° с углами 26,3; 37,4 и 26,3°, для которого КСВН во всей рабочей полосе частот лежит в пределах 1,01.

Получение плавных изгибов осуществляется двумя методами: 1) гибкой с заполнением объема волноводной трубы, 2) гибкой без заполнения. Перед гибкой необхо­ дим отжиг заготовки (для латуни при температуре 700° С в течение 2 ч) для снятия внутренних напря­ жений.

При гибке с заполнением происходит процесс растя­ жения наружной стенки. Толщину стенок в области из-

7

Рис. 1.3. Плавные или радиусные изгибы:

а — в Н-плоскости; б — в Е-плоскости

Рис. 4.4. Одноуголковые и двууголковые изгибы:

а, б — одноуголковые изгибы в Н и Е-плоскостях и их заготовки; в, г — двууголковые изгибы

гиба можно определить из выражений:

ружный размер сечения волноводной трубы до гибки, взятый в плоскости, перпендикулярной плоскости гибки (см. рис. 1.3); Т — толщина стенки трубы до гибки; R d — радиус гибки внутренней стенки; S — номинальный наружный размер сечения волноводной трубы до гибки, взятый в ее плоскости (В на рис. 1.3); Н — внутренний размер сечения волноводной трубы, взятый в плоскости,

Так как предельно допустимая величина утонения материала в процессе растяжения зависит от его пла­ стических свойств, то

б — удлинение материала в процентах; Т — исходная толщина стенки волноводной трубы.

Условие сохранения механической целостности вол­ новодной трубы в области изгиба

Т 1 Т i пред-

Отсюда можно найти минимально допустимый ра­ диус гибки волноводной трубы.

Выражение Г! пред включает в себя величину удлине­ ния материала волноводной трубы, определяющую положение границы зоны пластической деформации мате­ риала стенок при изготовлении изгиба. Для стандарт-

9