Современная электроника №8/2019

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 12 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 Особенности конструкции и применения СВЧ-вводов для соединителей миллиметрового диапазона Рис. 1. Составные соединители мм-диапазона: а) фланцевые; б) резьбовые Рис. 2. Конструкция СВЧ-ввода (а) и его внешний вид (б) В статье рассматриваются особенности конструкции и применения современных импортных и отечественных СВЧ-вводов для соединителей миллиметрового диапазона. Приводятся их основные типоразмеры и характеристики. Обсуждаются проблемы, возникающие как при производстве СВЧ-вводов, так и при их монтаже. Кива Джуринский (kbd.istok@mail.ru ) Рабочий диапазон частот коакси- альных соединителей миллиметро- вого диапазона длин волн (далее сое- динители мм-диапазона) начинается с 30 ГГц. В эту группу входят следую- щие соединители: 3,5 мм (предельная рабочая частота 33 ГГц), 2,92 мм (40 ГГц), 2,4 мм (50 ГГц), 1,85 мм (65 ГГц), 1,0 мм (110 ГГц) и 0,8 мм (145 ГГц) [1–4]. В настоящее время разработаныи выпу- скаются составные (field replaceable – заменяемые в полевых условиях) соеди- нители мм-диапазона, представляющие собой сочетание миниатюрного СВЧ- ввода и, собственно, соединителя, часто называемого СВЧ-разъёмом, с цанговым соединением между ними [2, 3]. При этом СВЧ-разъём чаще всего выпол- нен в виде фланцевой конструкции – прямоугольный или квадратный фла- нец, прикручиваемый 2 или 4 винтами к стенке корпуса изделия (см. рис. 1а). Реже разъём выполняется в виде резьбо- вой конструкции, вкручиваемой в кор- пус (см. рис. 1б). Герметичность соединителей обе- спечивает миниатюрный металлосте- клянный СВЧ-ввод, впаиваемый в кор- пус изделия. Ввод представляет собой спай стеклянного изолятора с металли- ческой втулкой (наружный проводник) и центральным проводником. Изолято- ры (стеклянные таблетки) СВЧ-вводов изготавливают из монолитного или порошкового стекла. Для изготовле- ния изоляторов СВЧ-вводов с предель- ной рабочей частотой до 40 ГГц при- меняют боросиликатное стекло марки Corning 7052 с диэлектрической про- ницаемостью ε=4,9, тангенсом угла ди- электрических потерь tg δ = 80 × 10 –4 . Для изготовления вводов с рабочей часто- той более 40 ГГц все зарубежные компа- нии применяют стекло марки Corning 7070: ε=4,1, tg δ =20 × 10 –4 . В нашей стра- не единственная марка стекла, приме- няемого для изготовления изоляторов СВЧ-вводов, – С52-1: ε=5,2, tg δ =95 × 10 –4 . На рисунке 2 показаны основные раз- меры СВЧ-вводов и их внешний вид. Расчётные значенияпредельнойчасто- тыв зависимостиотразмеров коаксиаль- нойлинииСВЧ-вводов,заполненнойстёк- лами с разной диэлектрической прони- цаемостью, приведеныв таблице 1. Для воздушной коаксиальной линии отношение D 1 / d =2,3 [2, 3]. Для СВЧ- вводов с предельной частотой 125 ГГц компания Thunderline-Z рекомендует применять вводы с центральным про- водником диаметром 0,127 мм, наруж- ным диаметром изолятора из стекла Corning 7070 – 0,68 мм и наружным диаметром ввода 1,52 мм. З АРУБЕЖНЫЕ И ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ СВЧ- ВВОДЫ За рубежом герметичные СВЧ-вводы выпускают многие американские ком- пании, несколько европейских, а так- же компании Юго-Восточной Азии. В России СВЧ-вводы мм-диапазона выпускают несколько предприятий. СВЧ-вводы отечественных и зарубеж- ных компаний представлены в табли- це 2. Размеры в примечаниях табли- цы 2 соответствуют обозначениям, приведённым на рисунке 2. Фактиче- ское количество производителей зна- чительно больше, прежде всего, за счёт компанийЮго-Восточной Азии. Кроме того, многие крупные компании, раз- рабатывающие и выпускающие соеди- нители мм-диапазона, сами не произ- водят СВЧ-вводы, а приобретают их у специализированных компаний. Рас- смотрим СВЧ-вводы некоторых про- изводителей. Компания Dynawave, начиная с 1985 года, выпускает герметичные металлостеклянные СВЧ-вводы 3 типо- размеров для составных соединителей 2,4 мм с предельной рабочей частотой 50 ГГц. Для соединителей 2,92 и 2,4 мм разработаны СВЧ-вводы 48 типораз- меров, отличающихся только длина- ми центрального проводника l 1 , l 2 , l 3 Таблица 1. Предельная частота коаксиальной линии СВЧ-вводов Диаметр центрального проводника, d , мм Предельная частота и размеры коаксиальной линии, заполненной стёклами с разной диэлектрической проницаемостью Corning 7052 ( ε =4,9) Corning 7070 ( ε =4,1) С 52-1 ( ε =5,2) f пред. , ГГц D 1 , мм f пред. , ГГц D 1 , мм f пред. , ГГц D 1 , мм 0,23 – – 64,2 1,22 – – 0,28 42,0 1,78 52,7 1,51 38,8 1,88 0,30 41,0 1,93 49,9 1,62 36,2 2,01 0,38 30,9 2,4 38,8 2,05 28,6 2,52 Отношение D 1 / d 6,35 5,35 6,7 а а ∅ D 1 l 1 l 2 l 3 L ∅ D ∅ d б б