Разработка конструкции антенного модуля СВЧ (стр. 3 из 12)

В полосковых схемах применяют керамику с повышенной диэлектрической проницаемостью (выше 10). Она используется в качестве подложки СВЧ – схемы с высокой степенью интеграции. Отличительное свойство имеют сесталлы: малая пористость, низкое водопоглощение (0,02%), низкая газопроницаемость, высокая термостойкость, малая теплопроводность, возможность получение подложки с высоким классом обработки поверхности. К недостаткам можно отнести малую теплопроводность по сравнению с керамическими материалами.

В разрабатываемом модуле платы выполняются на подложках из керамики «Поликор», характеристики которой приведены в таблице 3.2.

Для зашиты материалов от атмосферных воздействий необходимы покрытия – золото с лицевой стороны, со стороны экрана – олово – висмут.

3.4 Экранирование модуля СВЧ

Корпус модуля выполняет функцию экрана, обеспечивая электрогерметичность модуля. Он защищает внутренние элементы модуля от воздействия внешних электро – магнитных полей и препятствует их излучению вр внешнее, по отношению модуля пространства.

Эффективность экранирования электромагнитного поля излучения рассчитываетсяпо формуле [3]:

(3.1)

где

- волновое сопротивление воздуха, Ом;

- волновое сопротивление метала, Ом;

- глубина скин – слоя, мм;

- толщина экрана, мм;

Волновое сопротивление метала рассчитывается по формуле [3]:

(3.2)

где

- круговая частота, Гц;

- магнитная проницаемость (относительная) материала;

- удельная проводимость материала, См/см.

На основании формул 3.1 и 3.2 приведен оценочный расчет эффективности экранирования разрабатываемого модуля, исходными данными для которого являлись:

- материал корпуса – Ал – 2;

- удельная проводимость материала корпуса –

См/см;

- толщина экрана – 5 мм;

- рабочая частота -

Гц;

- эквивалентная глубина проникновения (глубина скин - слоя) – 0,0015мм.

Согласно (3.2)

=168Ом. Согласно (3.1): Э= .

В результате расчета эффективность экранирования получилась очень большой. Это значит, что корпус (экран) обеспечивает требуемую помехозащищенность.

Разрабатываемый модуль разрабатывается на отдельные функциональные узлы, которые размещаются на платах. Фазовращатель и циркулятор представляют собой законченные изделия. Узлы помещаются в стеки модуля, которые создаются с помощью двух перегородок в корпусе. Это позволит разделить вход и выход модуля для устранения взаимного влияния, а также обеспечит возможность контроля и настройки электрических параметров до окончательной сборки. Перегородки в корпусе выполняют роль экрана.

На внутреннею часть крышки необходимо приклеить поглотительную радиоткань.

3.5 Герметизация модуля СВЧ

Большинство модулей СВЧ выполняют виде герметичной конструкции для зашиты схемы от внешних воздействий, из которых наиболее опасной является влага. Для создания герметичной конструкции используют корпус, который имеет две области герметизации: у выходов и в области соединительного шва крышки с корпусом. Герметизация выводов может быть металлостеклянной, металлокерамической или металополимерной. Для герметизации широко используют такие неорганические материалы как смода, кварц, керамика, стекло.

Герметическое соединение крышки и корпуса производится сваркой, пайкой или склеиванием в зависимости от материала, и конструкции корпуса, расположение выводов, серийности производства и т.д. Так пластмассовые корпуса подвергают химическому никелированию с последующим гальваническим покрытием олово – висмутом или герметизируют клеевыми композициями на основе эпоксидно – полиамидного клея или низкотемпературным стеклоцементами.

Широкое распространение получила герметизация корпуса рисунок 3.1 путем слойки крышки с корпусом по контуру с применением резиновой прокладки 3 и стальной луженой проволоки 4. Закладка проволоки позволяет выкрывать корпуса при проведении ремонтных работ, резиновая прокладка препятствует попаданию припая и финоса внутрь корпуса.

При проведении герметизации воздух из модуля откачивают через металлическую трубку, а затем через эту же трубку под избыточным давлением вводят сухую смесь, содержащую гелий, после чего отверстие трубки закрывают. Контроль герметичности осуществляется с помощью гелиевого течеискателя, который настроен на регистрацию гелия в газовой смеси, утечка которой происходит из-за разности давления внутри и снаружи корпуса.

Герметизация разрабатываемого модуля осуществляется с помощью паяного соединения корпуса и крышки. Корпус и крышка выполнены из алюминиевого сплава. Поверхности, обращенные герметизирующему шву, предварительно герметически покрываются слоем олова. В паз укладывается расшивая прокладка, с верху которой стальная мягкая проволока. Паз вместе с проволокой заливается легкоплавким припоем. Один конец проволоки остается скручен и укладывается в паз крышки. Резиновая прокладка не позволяет припою затекать на дно паза и запрещает внутренний объем модуля от проникновения газов в момент пайки. При проведении ремонта проволоку за свободный конец вырывают из паза и легко вынимают крышку из корпуса. Такая герметизация позволяет вскрыть модуль без повреждения детали.

Для надежной работы модуля после герметизации откачивают воздух и заполняют органом высшего сорта ГОСТ 10157-79 с избыточным давлением

Па. Это позволяет избежать проникновения внутрь корпуса.

Согласно технологическому заданию модуль должен быть герметичным. Поэтому необходимо провести расчет допустимой скорости натекания.

Исходные данные для расчета:

- внутренний объем корпуса – 314, 28 см

;

- наименьшая толщина сечения корпуса – 0,05 см;

- вид газа, заполняющей корпус – аргон;

- критическая относительная влажность внутри корпуса, приведенная к температуре 20

- 60%;

- среднемесячная температура хранения - 20

;

- среднемесячная относительная влажность воздуха – 65%;

- гарантийный срок хранения – 2740 сут;

- верхнее значение рабочей температуры окружающей среды - 65

;

- гарантийный срок эксплуатации – 1825 сут;

- гарантийная наработка – 625 сут;

Допустимая скорость натекания расщитывается по формуле [4]:

(3.3)

где

- допустимая скорость натекания, м Па/с;

- коэффициент, равный при определении допустимой скорости натекания в м Па/с (11,48 при определении допустимой скорости натекания в л*лекшрт.ст/с);