Экранирование и герметизация модуля СВЧ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати, г. Тараз

Экранирование и герметизация модуля СВЧ

Сатаев Л.О., Щедреева И.Б.

Экранирование модуля СВЧ. Корпус модуля выполняет функцию экрана, обеспечивая электрогерметичность модуля. Он защищает внутренние элементы модуля от воздействия внешних электромагнитных полей и препятствует их излучению во внешнее, по отношению модуля пространства.

Эффективность экранирования электромагнитного поля излучения рассчитывается по формуле:

(1)

где: - волновое сопротивление воздуха, Ом; - волновое сопротивление метала, Ом; д - глубина скин - слоя, мм; d - толщина экрана, мм.

Волновое сопротивление метала рассчитывается по формуле:

(2)

где: w - круговая частота, Гц; м - магнитная проницаемость (относительная) материала; - удельная проводимость материала, См/см.

На основании формул (1) и (2) приведен оценочный расчет эффективности экранирования разрабатываемого модуля, исходными данными для которого являлись:

- материал корпуса - Ал - 2;

- удельная проводимость материала корпуса - 3,3 · 10⁴ См/см;

- толщина экрана - 5 мм;

- рабочая частота - 3 · 10⁹ Гц;

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

Согласно (2) =168 Ом. Согласно (1): Э = 4 · 10⁸⁶.

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 [1].

На внутреннею часть крышки необходимо приклеить поглотительную радиоткань. экранирование помехозащищенный корпус антенный

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 металлополимерной. Для герметизации широко используют такие неорганические материалы как смола, 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.

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 телеискателя, 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 [2].

Для надежной работы модуля после герметизации откачивают воздух и заполняют органом высшего сорта с избыточным давлением с = 1,2 · 10⁵ Па. Это позволяет избежать проникновения внутрь корпуса.

Модуль должен быть герметичным. Поэтому необходимо провести расчет допустимой скорости натекания.

Исходные данные для расчета [3]:

- 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 20єC - 60%;

- среднемесячная температура хранения - 20єC;

- среднемесячная относительная влажность воздуха - 65%;

- гарантийный срок хранения - 2740 сут;

- верхнее значение рабочей температуры окружающей среды - 65єC;

- гарантийный срок эксплуатации - 1825 сут;

- гарантийная наработка - 625 сут;

Допустимая скорость натекания расщитывается по формуле:

(3)

где: В - допустимая скорость натекания, мПа/с; K - коэффициент, равный 1,53 · 10^-3 при определении допустимой скорости натекания в мПа/с; V - внутренний свободный объем корпуса, см; l - наименьшая толщина сечения корпуса, см; Р_в.п.кр - критическое парциальное давление водяных паров, Па (мм, рт. ст); Р_в.п.нар - наружное парциальное давление водяных паров, Па (мм.рт.ст); ф_пр - суммарный срок хранение и эксплуатации, приведенный к условием хранения, серт; D - коэффициент диффузии смеси воздух - водяной пар в газ, заполняющий корпус, см²/с.

Критическое парциальное давление Р_в.п.кр водяных паров по формуле:

(4)

где: K₁ - коэффициент, равный 2,33 · 10³ при измерении парцельного давления в Па (17,54 - при измерении парциального давления в мм рт. ст); Ч_кр - критическая относительная влажность внутри корпуса, приведенная к температуре 20єC,%.

Наружное парциальное давление водяных паров для заданных условий хранения следует определять по таблице 1.

Суммарный срок хранения и эксплуатации, приведенный к условиям хранения, когда гарантийный срок хранения предшествует гарантийному сроку эксплуатации, следует определить по формуле:

(5)

где: ф_хр - гарантийный срок хранения, сут; ф_э - гарантийный срок эксплуатации, сут; ф_р - гарантийная наработка сут; К₂ - коэффициент приведения гарантийной наработки (ресурса) к условиям хранения (табл. 1).

Значение коэффициента диффузии смеси - воздух водяной пар в газ, определяют по таблице 2. Результаты расчета приведены в таблице 3.

Таблица 1. Данные для расчета допустимой скорости натекания

Таблица 2. Коэффициент диффузии смеси, водяной пар - в воздух

Таблица 3. Результаты расчета

Выполненные расчетные данные позволяют проектировать помехозащищенный и герметичный корпус для антенного модуля сверх высокочастотных электромагнитных волн.

Литература

1. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование фазированных антенных Решетов / под.ред Д.И.Вознесенского. - М.: Радио и связь, 2003 - 250 с.

2. Воронин Е.Н., Нечаев Е.Е.. Шашенков В.Ф. Реконструктивные антенные измерения. - М.: Наука, 2005 - 246 с.

3. Активные фазированные антенные решетки / под.ред. Д.И.Вознесенского. - М.: Радио и связь, 2004 - 322 с.

Размещено на Allbest.ru