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

§ 3.2. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВОЛНОВОДНЫХ НАПРАВЛЕННЫХ ОТВЕТВИТЕЛЕЙ

Направленный ответвитель представляет собой устройство (рис. 3.7), состоящее из двух волноводных труб, имеющих на определенном участке общую тонкую стенку (узкую или широкую). В общей стенке сделаны отверстия, служащие элементами связи, через которые ответвляется часть мощности из основного волновода во

Рис. 3.7. Схема однонаправленного волноводного ответвителя

вспомогательный. Число отверстий, их форма и размеры определяют коэффициент связи и направленность ответ­ вления. Волноводная труба 2 с обеих сторон имеет флан­ цы 1, волноводная труба 3 — один фланец 5. На другом ее конце устанавливается короткозамыкающая металли­ ческая заглушка 6 и поглощающее сопротивление 4.

Волноводные трубы 2 и 3 могут быть расположены так, как показано на рис. 3.7, повернуты друг относитель­ но друга на некоторый угол или пересекаться под углом девяносто градусов (рис. 3.8). Технологический процесс изготовления направленных ответвителей состоит в сле­ дующем:

1)изготовление прямоугольной волноводной трубы направленного ответвителя (удаления части стенки и об­ работка посадочных мест под фланцы);

2)изготовление изогнутой волноводной трубы на­ правленного ответвителя с отверстиями связи (гибка за­ готовки, получение посадочных мест под фланцы и изго­ товление отверстий связи);

183

3) сборка прямолинейной и изогнутой волноводных

труб; 4) изготовление и установка фланцев;

Рис. 3.8. Конструкция волноводного направлен­ ного ответвителя

5)внутренняя и внешняя отделка;

6)изготовление и установка поглощающего сопро­

тивления.

184

Если в направленном ответвителе обе волноводные трубы прямолинейны (см. рис. 3.8), то вначале трубу из­ готовляют с удаленным участком стенки, затем — с от­ верстиями связи.

Участок стенки прямолинейной волноводной трубы удаляется для обеспечения минимальной толщины об­ щей стенки связанных волноводов.

Технологический процесс вскрытия участка стенки следующий. Вначале участок общей стенки удаляется фрезерованием заготовки на оправке. При этом стенка удаляется не на всю толщину. Остается слой металла толщиной в несколько сотых долей миллиметра. Затем фрезерованная поверхность притирается на чугунном притире. В процессе этого оставшийся тонкий слой металла отделяется от стенок заготовки, а торцы необ­ работанных стенок заготовки имеют хорошую плос­ костность.

Гибка волноводной трубы осуществляется одним из методов, приведенных в § 1.1.

Отверстия связи выполняются с высокой точностью. Их размеры, расстояние от оси и расстояния между ни­ ми выдерживают с точностью до сотых долей миллимет­ ра. Совершенно недопустимо наличие заусенцев или искажение плоскостности стенки заготовки, в которой выполнены отверстия связи. Их форма разнообразна (прямоугольные, круглые, крестообразные), количество велико и номинальные размеры неодинаковы. Это усложняет процесс их изготовления.

Отверстия связи непосредственно в стенке заготовки получают с помощью прецизионной электроискровой об­ работки. Вначале осуществляют черновую прошивку от­ верстий на жестких режимах (табл. 3.4). Производитель­ ность при этом составляет 100—500 мм3/мин и чистота образующей поверхности лежит в пределах 2—3-го класса. Затем производят чистовую обработку отверстий на мягких и особо мягких режимах. Производительность при этом 0,1—0,01 мм3/мин при чистоте обработки обра­ зующей поверхности отверстия по 7—9-му классам.

Для устранения погрешностей переустанова целесо­ образно совместить процессы получения отверстий связи. Для этого электрод делают ступенчатым — нижняя, про­ шивающая часть, и верхняя, калибрующая. При этом должны использоваться электроискровые станки, допу­ скающие работу на жестких и мягких режимах.

185

Рабочие размеры при изготовлении электродов выби­ рают следующим образом. Диаметр прошивающей части электрода

D = D a- 2 { a + h),

где Dо — номинальный диаметр отверстия; а — искровой промежуток; h — припуск на калибровку (-—0,02— 0,03 мм).

Допуск равен величине искрового промежутка. Для калибрующей части электрода диаметр и допуски равны диаметру и допускам получаемого отверстия.

Вкачестве материала электрода используют латунь

ЛС-1-59-1. В табл. 3.5 приведены сравнительные харак­ теристики производительности обработки и износа элек­

трод-инструмента, выполненного из латуни и меди при обработке заготовок из меди, латуни и алюминия.

центах к объему удаленного металла.

186

Данные, приведенные в таблице, получены при обра­ ботке на электроэрозионном станке с разобщенным гене­ ратором коротких импульсов при следующих режимах:

U = 150 в, А = 1 вт/сек, f = 1200 имп/сек, т = 7 мксек.

Допустимое значение энергии импульса при чистовой обработке (калибровке) отверстия связи определяется требуемой чистотой образующей поверхности отверстия.

В табл. 3.6 приведены усредненные значения чистоты поверхности в зависимости от энергии импульса при ра­ боте электродом из латуни Л С-1-59-1 в керосине.

Т а б л и ц а 3.6

Производительность чистовой обработки отверстий связи

U = 0,022С2/36'3/2/ 2/3 мм?/мин.

Количество отверстий связи колеблется от одного до нескольких десятков. Электроискровая обработка поз­ воляет получать все отверстия связи одновременно. Инструмент для этого представляет собой набор элек­ тродов, взаимное расположение которых определяется калиброванными стальными прокладками. Электроды и прокладки зажимаются в общей обойме, которая имеет хвостовик для установки на станке.

При прошивке нескольких отверстий связи с различ­ ной площадью скорость износа электродов (уменьшение их длины) неодинакова и обратно пропорциональна пло­ щади их поперечного сечения.

Результатом неравномерного износа может быть из­ менение режимов обратоки и, как следствие этого, сниже­ ние точности и чистоты образующей поверхности проши­ ваемых отверстий. Для устранения неравномерности из­ носа электроды изготовляют пустотелыми так, чтобы площадь металла в их поперечном сечении была оди­ наковой для всех электродов. Пустотелые электроды должны иметь отверстия для выхода газов.

187

Электроискровой обрабоктой получают отверстия свя­ зи любой конфигурации с точностью до сотых долей миллиметра.

Для получения отверстий связи стенка заготовки вол­ новода предварительно фрезеруется на оправке до полу­ чения заданной и равномерной толщины. Обработанная поверхность притирается для обеспечения требуемой плоскостности. Затем подготовленную заготовку волно­ вода устанавливают в приспособление, ориентирующее

Рис. 3.9. Волноводный направленный ответвитель со связью через шлейфы (а), конструкция зоны связи при малой длине шлейфов (б):

1 — волноводные фланцы; 2 —волноводные трубы; 3 — шлейфы связи

и фиксирующее ее относительно электродов. Базировка заготовки ведется по каналу. Подъемом ванны волно­ вод помещается в рабочую среду, после чего произво­ дится прошивка отверстий связи. Для удаления из по­ лученных отверстий связи выгоревших частиц металла (материала заготовки и инструмента) достаточно заго­

Электроискровая прошивка отверстий связи характе­ ризуется высокой производительностью, точностью вы­ полнения размеров и является перспективной для серий­ ного и мелкосерийного производства.

Кроме рассмотренной сборной конструкции приме­ няются направленные ответвители, изготовленные комби­ нированными методами с использованием гальваноплас­

тики. Технологический процесс их изготовления рассмот­ рен в § 2.5.

Кроме связи через отверстия и щели широко распро­ странены направленные ответвители, использующие вол­ новодные четверть-волновые шлейфы. Конструктивно

183

они также сборные. Размер шлейфов волноводных на­ правленных ответвителей дециметрового диапазона по­ лучается большим и зона связи выполняется из отрез­ ков прямоугольных труб (рис. 3.9,а). Процесс изготов­ ления зоны связи состоит в следующем:

1) удаление части стенки в заготовках волноводных

труб; 2) пайка волноводных труб с отрезками прямоуголь­

ных труб, оформляющих зону связи.

Технология удаления части стенки заготовок волно­ водных труб та же, что и для направленных ответвите­ лей, изготовление которых рассматривалось ранее. Пай­ ка шлейфов связи ведется твердым припоем.

Шлейфы волноводных направленных ответвителей сантиметрового диапазона имеют малую длину. Это по­ зволяет выполнить шлейфы в виде прямоугольных отвер­ стий в металлической пластине (рис. 3.9,6). Отверстия получают штамповкой с последующей рихтовкой пла­ стины по плоскости и калибровкой отверстий. Перед пайкой внутренние напряжения пластины снимают от­ жигом. Конструкция направленного ответвителя позво­ ляет провести пайку фланцев волноводных труб одно­ временно со шлейфами связи (например, в печах или в расплаве солей).

§ 3.3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ волноводны х ФИЛЬТРОВ

Волноводные фильтры выполняются как на основе волноводов прямоугольного, так и круглого поперечного сечений. Эти конструкции состоят из однотипных в кон­ структивном отношении звеньев. Для волноводных фильтров на основе волноводов прямоугольного попереч­ ного сечения применяют следующие звенья.

1. Короткозамкнутые отрезки волноводов прямоуголь­ ного поперечного сечения, симметрично включенные в широкие стенки основного волновода (рис. 3.10, а).

2. Объемные полые резонаторы, связанные с основ­ ным волноводом по его узкой или широкой стенке и рас­ положенные на определенном расстоянии друг от друга (рис. 3.10,6). Связь основного волновода с резонатора­ ми осуществляется волноводными диафрагмами. В об­ щем случае плоскость диафрагмы может не совпадать

189

с плоскостью присоединения к основному волноводу. Конструктивно полые резонаторы располагаются на од­ ной или на противоположных стенках основного вол­ новода.

3. Резонаторы, образованные в основном волноводе

сборной конструкции на основе стандартных труб пря­ моугольного поперечного сечения технологический про­ цесс предусматривает обработку волноводной трубы для создания в ее стенках окна, а на концах — посадочных

191