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

электрические параметры волновода. Затухание, обус­ ловленное наличием диэлектрической пленки на токоне­ сущей поверхности прямоугольного волновода, рассчиты­ ваем из выражения

А = 37,5• 10 -8/ tg 8 .[<*/* + 6,57e6Wg)8]_ дб[м >

Ь У \ — (Х/2а)2

где f — частота, Я — длина волны, м\ а, b — размеры широкой и узкой стенок волновода, м\ d — толщина ди­ электрического покрытия, м\ е — относительная диэлек­ трическая проницаемость диэлектрика; tg б — тангенс угла диэлектрических потерь диэлектрика.

В табл. 2.21 приведены рекомендуемые способы за­ щиты в зависимости от поперечных размеров латунных волноводов прямоугольного поперечного сечения и коли­ чества изгибов при серебрении контактных поверхностей фланцев.

Т а б л и ц а 2.21

Использование лакового покрытия без предваритель­ ного серебрения в волноводах с несколькими изгибами объясняется сложностью получения серебряного покры­ тия равномерной толщины и высокой плотности. Лаковое покрытие должно отвечать следующим требованиям:

1) незначительно увеличивать активные потери в волноводе, т. е. иметь е близкое к единице, и минималь-

152

пый tg 6 после климатических испытаний во всем рабо­ чем диапазоне частот;

2)надежно сцепляться с покрываемой поверхностью;

3)не взаимодействовать химически с покрываемым материалом;

4)не изменять характеристик во времени и при кли­ матическом воздействии.

Для покрытия токонесущих поверхностей волноводов используют лаки ВЛ-931, ЛЗВ-108, 976-1, СБ-1С, КПЭЦ,

эмаль ЭП-74Т, фторопластовую эмульсию и т. д. Характеристики этих материалов приведены в

табл. 2.22.

Т а б л и ц а 2.22

Защитные диэлектрические пленки имеют различные свойства. Покрытие лаком ВЛ-931 при толщине лаковой пленки 0,02-мм не вызывает заметного роста затухания после климатических и механических воздействий. На­ пример, для волновода 23x10, выполненного из АОО, затухание не превышает 0,2 дб/м, то же относится и к лаку КПЭЦ. Лак ЛЗВ-108 заметно увеличивает потери

153

(до 0,24 дб/м) после 14 суток пребывания в условиях тропической влажности и имеет тенденцию к растрески­ ванию. Лак 976-1 малотехнологичен и токсичен. Лак СБ-1С увеличивает потери от 0,2 до 0,24 дб/м после 30 суток пребывания в условиях тропической влажности и имеет низкую адгезию.

Лаки наносятся на очищенные металлические поверх­ ности пульверизацией или заливкой полости обрабаты­ ваемых корпусов, после чего лак выливается из поло­ сти, а лаковая пленка на стенках корпуса высушивается при повышенной температуре (40—60° С). При этом кор­ пус подвешивается, чтобы излишки лака могли стекать к выходу из рабочей полости. Толщина лаковой пленки зависит от вязкости лака. Количество слоев и вязкость лака подбирают экспериментально.

В качестве защитных покрытий используются также о к и с н ы е п л е н к и на основе защищаемых металлов. Они должны быть тонкими, механически прочными, плотными и непроводящими. Наиболее распространено фосфатное оксидирование алюминия и его сплавов и электрохимическое оксидирование серебряных покры­ тий.

в растворе азотной кислоты производят оксидирование в электролите следующего состава (г/л):

выдерживают испытания при самых сложных климатиче­ ских условиях. Однако затухание в них несколько увели­ чивается и составляет 0,29—0,34 дб/м. В табл. 2.23 при­ ведены сравнительные данные по затуханию на X = 3 см для различных способов защиты алюминиевых волно­ водов.

154

Изделия, покрытые серебром, оксидируются в элек­ тролите следующего состава (гл):

тока 0,1—-0,5 а/дм2, время обработки 3—5 мин.

При оксидировании волновода необходимо применять внутренний катод для равномерности покрытия.

Волноводы с оксидированной поверхностью серебря­ ного покрытия устойчивы к коррозии. Наличие оксидного слоя не вносит заметного увеличения потерь. Так, доб­ ротность полого резонатора после оксидирования при работе па К = 3 см уменьшается всего па 0,3—0,5%.

Контроль качества защитных диэлектрических покры­ тий осложняется тем, что покрытие наносится на поверх­ ности волноводного корпуса недоступные визуальной оценке. Поэтому его качество проверяется климатически­ ми воздействиями и при хороших результатах парамет­ ры технологического процесса получения покрытий ста­ билизируются. Такая проверка кроме трудоемкости не гарантирует от брака, не позволяет создать регулируе­ мый технологический процесс нанесения защитных по­ крытий и малооперативна.

Анализ механизма коррозии алюминия и его сплавов, защищенных оксидными пленками, структуры и свойств этих пленок позволил использовать простой и оператив­ ный способ контроля их качества.

Коррозия алюминия в обычных атмосферных усло­ виях имеет электрохимический механизм. При этом кор-

155

розионные процессы развиваются в топких пленках элек­ тролитов, возникающих на поверхности металла вслед­ ствие адсобрции или конденсации влаги и последующего растворения в ней газов (О2 ; СО2; S 0 2 NH3), кислот и солей. Установлено, что на поверхности алюминия, по­ крытого окисной пленкой, существует три вида участков: анодные — поры; катодные — покрытые сплошной ди­

крыта инертными участками окисной пленки. Следова­ тельно, задачей контроля качества защищеной пленки яв­ ляется определение площади электрохимически актив­ ных участков. Для этого используется измерение актив­ ного и емкостного сопротивлений окисных пленок. Полость волноводного корпуса заполняется нейтральным токопроводящим раствором (например, раствором Na2S 04), в нее вводится дополнительный электрод. Мос­ товым методом измеряется емкость и активное сопротив­ ление системы на различных частотах (от 100 до 5000 гц) и постоянном токе. Исследования показали, что эквива­ лентной электрической схемой окисной пленки на поверх­ ности алюминия является параллельное соединение ак­ тивного сопротивления и емкости. Величина активного сопротивления определяется двумя компонентами — сум­ марным сопротивлением незащищенных участков по­ верхности (пор) и сопротивлением утечки катодных участков.

На рис. 2.22 даны кривые зависимости результирую­ щего активного сопротивления от частоты при различ­ ных концентрациях раствора NagSO^. Взаимное смеще­

156