to 5

Рис. 4.17. Зависимость tg6 от температуры для полистирола (сплошная линия) и поля-этилена (пунктир)

-гт -100 ir 100

Рис. 4.18. Зависимость напряженности пробоя от температуры для полистирола (сплошная линия) и полиэтилена (пунктир)

Температурное изменение геометрических размеров волноводных устройств может быть причиной изменения электрических характеристик. Это остносится к полым резонаторам.

При наличии в волноводе деталей с разными ТКЛР под влиянием изменения температуры возможно нарушение механической прочности устройства и выход его из строя.

-60-10 -го

Рис. 4.19. Зависимость е возду.ха от температуры и влажности (в %)

20 24 28 Высота над ур моря, км

Рис. 4.20. Зависимость атмосферного давления от высоты над уровнем моря

Изменение температуры отрицательно влияет и на состояние резинового уплотнения волноводов, вызывая его растрескивание, что ведет к разгерметизации волноводного устройства.

, Высокая влажность вызывает уменьшение поверхностного и объемного сопротивлений диэлектриков, это может быть причиной пробоя волновода.

Влага в атмосфере содержит растворы солей и кислот. Осаждаясь на поверхности металла, она образует пленку электролита, окисляющую металл. Коррозия ведет к росту поверхностного сопротивления и уменьшению прочности конструкции, особенно в местах пайки. Опасность коррозии увеличивается, если при эксплуатации волноводное устройство подвергается воздействию соленых брызг или морского тумана.

Пониженное атмосферное давление наблюдается на больших высотах. На рис. 4.20 приведен график зависимости атмосферного давления от высоты. Изменение давления увеличивает опасность пробоя. Ионизация воздуха солнечными лучами еще больше увеличивает опасность пробоя. Кроме того, под действием солнечного

света высокочастотные диэлектрики стареют, т. е. необратимо изменяют свои свойства.

Климатические испытания характеризуются их последовательностью, значением климатических факторов и временем их действия.

По условиям эксплуатации аппаратура СВЧ делится на группы и для каждой группы в нормалях указываются параметры климатических испытаний.

Программа климатических испытаний составляется так, чтобы возможно полнее воспроизвести наиболее тяжелые условия эксплуатации устройства.

Ввиду сложности одновременной регулировки нескольких климатических факторов обычно ограничиваются раздельными испытаниями.

Проверка ведется на теплостойкость, влагостойкость и морозостойкость.

Климатические испытания производятся в специальных установках, которые предназначаются как для раздельных, так и для комплексных испытаний.

Камера для испытания на устойчивость к повышенной температуре представляет собой шкаф с двойными стенками и внешней термоизоляцией (рис. 4.21). Воздух в нем циркулирует по замкнутому циклу. Из рабочего

Рис. 4.21. Схема камеры для испытания на воздействие повышенной температуры

объема он отсасывается насосом 2, прогоняется мимо подогревателя 1 и попадает опять в рабочий объем через отверстия 3. Постоянство рабочей температуры в камере обеспечивается системой автоматической регулировки с термочувстви-тельными датчиками.

Камеры холода представляют собой установку, рабочий объем которой имеет надежную термоизоляцию. Его охлаждение до требуемой температуры осуществляется холодильным агрегатом, работающим на основе жидкого фреона. Постоянная рабочая температура поддерживается так же, как и в камере тепла.

Камера для комплексного испытания на воздействие высокой температуры и влажности (рис. 4.22) имеет системы подогрева и увлажнения воздуха, а также вентилятор, обеспечивающий его циркуляцию. Увлажнение воздуха осуществляется принудительной циркуляцией через слой воды увлажнителя. Требуемая влажность воздуха в камере достигается изменением температуры

воды в увлажнителе и количества пропущенного через нее воздуха. При испытании на действие пониженного давления разряжение в рабочем объеме камеры достигается с помощью вакуумных насосов (как форвакуум-ных, так и высоковакуумных).

Сложность оборудования для климатических испытаний и его. стоимость зависят от величины требуемого рабочего объема, с ростом которого сложность изготовления и эксплуатации оборудования резко возрастает.

ллллл

Рис. 4.22. Схемы камеры для комплексных испытаний на воздействие повышенной температуры и повышенной влажности

г лава 5

ПОЛОСКОВЫЕ ВОЛНОВОДЫ

§ 5.1. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПОЛОСКОВЫХ ВОЛНОВОДОВ

Для передачи энергии СВЧ применяются полоско-вые волноводы. Они более просты в изготовлении, имеют малый вес и габариты по сравнению с полыми и коаксиальными волноводами.

Двухмерная конфигурация полоскового проводника не только упрощает конструкцию, но и позволяет создать малогабаритные и более надежные устройства.

Полосковые волноводы целесообразно применять в схемах, когда необходимо в малых объемах сконцентрировать большое число функциональных устройств, работающих на частотах 1 - 12 Ггц при среднем уровне мощности до 5 вт. Использование таких узлов в приемопередающих устройствах СВЧ позволяет снизить их объем на 30-50% по сравнению с объемом устройств, выполненных на полых волноводах.

Поперечные сечения часто применяемых типов полосковых волноводов (несимметричного и симметричного) показаны на рис. 5.1.

Уменьшить линейные размеры полосковых волноводов можно, если использовать для заполнения рабочего объема твердый диэлектрик. Выбор диэлектрического материала определяется условиями работы аппаратуры: диапазоном частот, допустимыми весом и габаритами, 230

Рис. 5.1. Поперечное сечение несимметричного (а) и симметричного (б) полоскового волновода

климатическими условиями и требуемой механической прочностью.

В табл. 5.1 приведены характеристики диэлектриков полосковых волноводов.

Для изготовления полосковых волноводов можно использовать способы, примняемые при производстве печатных схем. В табл. 5.2 приведены основные способы изготовления полосковых волноводов и их характеристики. При изготовлении необходимо обеспечить: 1) минимальную шероховатость поверхностей и прямолинейность границ полосковых проводников; 2) минимальное и стабильное удельное сопротивление поверхностных слоев металла; 3) высокую точность воспроизведения рисунка.

Широко применяется фотохимический способ с предварительной гальванохимической металлизацией поверхности диэлектрика. Схема технологического процесса приведена на рис. 5.2.

Вначале создают шероховатость на поверхности диэлектрической платы. Для этого можно использовать следующие виды обработки: пескоструйную, с помощью зернения и обработку ультразвуковыми колебаниями в водной суспензии абразива. Создание шероховатости необходимо для увеличения силы сцепления металла покрытия с поверхностью диэлектрика, способы химической и электрохимической металлизации которого не отличаются от используемых при производстве низкочастотных схем.

При металлизации поверхность металла полностью воспроизводит очертания поверхности диэлектрика. В результате токонесущая поверхность получается заведомо шероховатой, что ведет к росту активных потерь в полосковом волноводе.

Шероховатость поверхности диэлектрика влияет не только на величину активных потерь. Она определяет минимально достижимую ширину полоскового проводника, зазор между проводниками, регулярность границы и силу сцепления проводника с поверхностью диэлектрика. Качество изображения полосковых проводников при нанесении фотослоя на металлизированную и неметалли-зированную поверхности диэлектрика определяется также их шероховатостью.

Неравномерная толщина фотослоя, обусловленная шероховатостью поверхности диэлектрика, является причиной нерегулярности границ полоскового проводника.