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

ставляется на величину контролируемого угла относи­ тельно рабочей поверхности плиты приспособления.

Угол в плоскости между фланцами длинных волново­ дов удобно контролировать по схеме рис. 4.10. Для это­ го автоколлиматоры выставляются так, чтобы угол меж­ ду их осями был равен контролируемому углу. Далее контроль не отличается от контроля перпендикулярно­

Z /

Рис. 4.11. Приспособление для контроля пер­ пендикулярности контактной поверхности вол­ новодного фланца к оси волновода

ные приспособления, дающие возможность поворота и измерения углов в двух плоскостях (например, универ­ сальный поворотный стол координатно-расточного стан­ ка). В этом случае, контролируемый волновод закрепля­ ется в приспособлении, на фланцах волновода укрепля­ ются накладные зеркала.

Автоколлиматор выставляется перпендикулярно од­ ному из зеркал, с угломерных шкал приспособления снимаются отсчеты. Затем поворотом приспособления добиваются такого положения волновода, при котором второй фланец займет положение, перпендикулярное оси автоколлиматора. В этом положении по шкалам приспо­ собления снимаются отсчеты. Их разность по соответ­ ствующим шкалам определяет величину угла между фланцами.

Для контроля перпендикулярности оси канала к фланцу волновод 1 с укрепленным на фланце наклад­ ным зеркалом 2 неподвижно устанавливается на опоре, а автоколлиматор 3 выставляется перпендикулярно зер­ калу (рис. 4.11). Затем зеркало 2 снимается, а в канал

218

волновода вводится оправка 4, состоящая из корпуса, трех плоских опор 5, зеркала 7 и прижима 6 (контакт опор с поверхностью волновода). Далее измеряется неперпендикулярность зеркала оправки 4 оси автоколли­ матора, которая равна неперпендикулярности оси отвер­ стия и фланца. При этом предполагают, что внутренняя поверхность волновода, на которую устанавливается оправка 4, параллельна оси канала волновода. Если ка­ нал имеет погрешности формы или геометрии, то для получения точного результата контроля надо после сня­ тия первого замера вынуть оправку и, повернув на 180°, вновь ввести в канал и снять второй отсчет. Тогда иско­ мая неперпендикулярность будет равна полуразностн этих двух замеров. При этом из результата контроля ав­ томатически исключается погрешность изготовления оп­ равки 4.

При выборе автоколлиматора необходимо учитывать два фактора: а) максимально возможное отклонение контролируемого параметра, определяющее поле зрения автоколлиматора, которое должно быть в 4—5 раз боль­ ше возможного отклонения; б) допустимую погрешность измерения, определяющую необходимую точность изме­ рения угла по автоколлиматору. Если она не задана, то погрешность можно принять равной одной трети допу­ стимого отклонения. Тогда необходимая для обеспече­ ния точности контроля средняя квадратическая погреш­ ность измерения углов по автоколлиматору определяется из следующего выражения

3 У^2

где б — допустимое отклонение контролируемого пара­ метра.

Применение автоколлиматоров для контроля геомет­ рических размеров волноводных устройств обеспечивает:

универсализм, позволяющий контролировать различ­ ные случаи расположения поверхностей отдельных вол­ новодов и секций, состоящих из двух или более волно­ водов, простоту контроля, высокую точность и стабиль­ ность контроля, которые обусловливаются высокой точностью измерения углов с помощью автоколлиматора.

Недостатком является необходимость пересчета допу­ стимых отклонений в угловые величины.

219

Расположение крепежных отверстий во фланце отно­ сительно канала волновода контролируется с помощью шаблона (рис. 4.12), который базируется по окну волно­ вода. При этом проходные калибр-пробки должны войти во все крепежные отверстия.

При контроле внешней геометрии волноводного эле­

параметров.

Основную группу устройств СВЧ составляют оконеч­ ные и проходные устройства — аналоги двухполюсников

ичетырехполюсников. К ним относятся всевозможные отрезки линий передачи, фильтры, аттенюаторы, нагруз­ ки и т. д.; Т-образные разветвители, двойные тройники

инаправленные ответвители относятся к проходным элементам со многими подводящими линиями. Величи­ нами, характеризующими передачу энергии по элемен­ там устройств СВЧ, являются комплексные коэффициен­

ты отражения р = | р | Ф и передачи т = | т | . Они определяют относительные величины отраженной и про­ ходящей волн соответственно.

22О

Для описания свойств двухполюсника достаточно знать волновое сопротивление линии передачи, на базе которой он построен (определяется геометрическими размерами), и комплексный коэффициент отражения от входа в рабочем диапазоне частот.

Большинство параметров, используемых в СВЧ для характеристики свойств двухполюсников и четырехпо­ люсников, можно найти при известных комплексных

Рис. 4.13. Шаблон для контроля внешней геометрии волновод­ ного тракта

коэффициентах отражения и передачи. Поэтому общим является измерение этих величин при электрическом контроле элементов устройств СВЧ.

Приборы, используемые для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения, можно разделить на три основных группы: неавтоматические, полуавто­ матические и автоматические.

Неавтоматические приборы позволяют получать не­ которые промежуточные данные и путем последующих расчетов требуемые значения, а полуавтоматические — непосредственно измеряемые значения, но перед каждым измерением они требуют специальной настройки.

221

Автоматические приборы не требуют специальной на­ стройки, за исключением периодической калибровки.

Измерители параметров устройств СВЧ можно разде­ лить на следующие группы:

1) использующие информацию электромагнитного по­ ля в линии, т. е. измеряющие минимум и максимум поля и их положение в линии относительно некоторой опор­ ной плоскости (измерительная линия с перемещающим­ ся или неподвижным зондом, поляризационный измери­ тель с вращающимся зондом, многозондовая линия

ит. д.);

2)отношения амплитуд падающей и отраженной волн (рефлектометры);

3)сравнивающие измеряемую нагрузку с образцо­ вой (мостовые приборы);

4)основанные на принципе переноса измерения с

Аппаратура для измерения электрических парамет­ ров СВЧ устройств делится на переносную, т. е. предна­ значенную для измерения в лабораторных, цеховых ус­ ловиях и на полигонах; встроеннную, т. е. жестко закреп­ ленную в системах контроля устройств; стационарную, используемую в лабораториях проверки и контроля.

Приборы для измерения параметров в устройствах с распределенными постоянными (группа Р) делятся на четыре подгруппы: а) линии измерительные; б) измери­ тели коэффициента стоячей волны и коэффициента от­ ражения; в) измерители полных сопротивлений и прово­ димостей; г) измерители затуханий.

Электрический контроль—-основной вид контроля элементов высокочастотного тракта, дающий объектив­ ную характеристику функциональных параметров уст­ ройства.

§ 4.2. ИСПЫТАНИЯ ВОЛНОВОДНЫХ УСТРОЙСТВ

Под испытаниями волноводов понимается проверка устойчивости их эксплуатационных характеристик при воздействии механических (вибрации, линейные ускоре­ ния и удары) и климатических (температура, влажность, атмосферное давление, действие солнечных лучей и т. д.)

222

факторов. Поэтому испытания делятся на механические и климатические. Они необходимы для выявления оши­ бок при проектировании и изготовлении волноводных устройств, для определения и предотвращения причин отказов.

Механические испытания волноводных устройств слу­ жат для проверки их прочности. Их характер опреде­ ляется условиями эксплуатации.

Проверку эксплуатационных характеристик устрой­ ства осуществляют в процессе механических испытаний

ипосле них.

Втабл. 4.1 приведены ориентировочные значения па­ раметров механического воздействия на аппаратуру в процессе эксплуатации.

Механические испытания предусматривают провер­ ку устойчивости волноводного устройства к воздействию механических перегрузок. Под их воздействием возмож­ но нарушение механической прочности волноводного устройства в местах пайки, самоотвинчивание гаек кре­ пежных винтов, нарушение электрической и воздушной герметизации, отслаивание и растрескивание лакокра­ сочных покрытий.

При воздействии вибраций возможно совпадение соб­ ственной частоты колебаний устройства с частотой виб­ рации, что вызовет полное его разрушение.

Испытание на воздействие вибрации, проверка вибро­ прочности и виброустойчивости производятся на различ­ ных вибростендах. Наиболее простым является эксцент­ риковый вибростенд (рис. 4.14). При вращении эксцент­ рика развивается центробежная сила, под действием

223