Глава 1

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВОЛНОВОДНЫХ ТРУБ ПРЯМОУГОЛЬНОГО И КРУГЛОГО ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЙ

Волноводы представляют собой простейшие сбороч­ные единицы устройств СВЧ (рис. 1.1). Полые волно­воды состоят из трубы прямоугольного или круглого поперечного сечения, имеющей проводящую внутреннюю поверхность (собственно волновода), и присоединитель­ных фланцев. В зависимости от конструктивных требо­ваний и назначения волноводные трубы бывают прямо­линейными, изогнутыми, скрученными и могут иметь переменное по длине сечение, гофрированные стенки и т. д. На рис. 1.2 дана классификация волноводных труб и фланцев по технологическим признакам.

Если прямолинейные волноводы выполнены на основе стандартных труб прямоугольного (ЦМТУ 4843—57) поперечного сечения сборкой их отрезков с фланцами, то для производства остальных типов волноводов исполь­зуются специфические технологические процессы, харак­терные для изготовления деталей волноводных сбороч­ных единиц.

§ 1.1. Изготовление изогнутых волноводных труб прямоугольного сечения

Прямоугольные волноводы могут быть изогнуты по узкой и широкой стенкам. В первом случае изменяется направление вектора Н при неизменном направлении вектора Е, во втором — направление вектора Е. Поэто­му различают изгибы в E и H плоскостях. В местах изгибов волновода возникают неоднородности, вызываю­щие отражения энергии колебаний СВЧ. Эти неоднород-вости не сосредоточены в одной плоскости, а распреде­лены в некотором объеме волновода и им можно придать форму, обеспечивающую минимальные отра­жения.

Существуют два вида изгибов 'волновода: плав­ные или радиусные (рис. 1.3) и уголковые (рис. 1.4).

У плавных изгибов пространство распределенной

неоднородности начинается с места искривления оси волновода. Так как волновые сопротивления изогнутого и прямолинейного участков волновода различны, то от области изгиба возникнут отражения. Они будут мини­мальными, если длина средней линии изгиба кратна величине х/2 (х - длина волны в волноводе). В этом случае используются согласующие свойства полуволно­вой линии.

Для уменьшения величины неоднородности, вноси­мой изгибом, необходимо обеспечить постоянство гео­метрии полости волновода и высокую чистоту токонесу­щих поверхностей по всей длине изгиба.

Недостатком плавного изгиба волновода являются его относительно большие размеры, для уменьшения кото­рых вместо волноводов с плавным изгибом использу­ются уголки (см. рис. 1.4).

Уголки компактны и имеют хорошие электрические характеристики. Наименьшее отражение получается для уголка, показанного на рис. 1.4, а. Расширение поло­сы частот, в которой влияние изгиба незначительно, достигается применением уголка с двумя скосами (рис. 1.4, в).

Широко применяются многоступенчатые уголки, в ко­торых углы подобраны так, что коэффициенты отраже­ния от них распределяются по биномиальному закону. Например, трехступенчатый изгиб на 90° с углами 26,3; 37,4 и 26,3°, для которого КСВН во всей рабочей полосе частот лежит в пределах 1,01.

Получение плавных изгибов осуществляется двумя методами: 1) гибкой с заполнением объема волноводной .трубы; 2) гибкой без заполнения. Перед гибкой необхо­дим отжиг заготовки (для латуни при температуре 700° С в течение 2 ч) для снятия внутренних напря­жений.

При гибке с заполнением происходит процесс растя­жения наружной стенки. Толщину стенок в области

изгиба можно определить из выражений:

где Т\, Т₂ — толщина наружной стенки волноводной трубы, получающаяся при гибке; А — номинальный на­ружный размер сечения волноводной трубы до гибки, взятый в плоскости, перпендикулярной плоскости гибки (см. рис. 1.3); Т — толщина стенки трубы до гибки; Rd — радиус гибки внутренней стенки; S — номинальный наружный размер сечения волноводной трубы до гибки, взятый в ее плоскости (В на рис. 1.3); Я— внутренний размер сечения волноводной трубы, взятый в плоскости, перпендикулярной плоскости гибки (а на рис. 1.3); а — угол изгиба, град^-, R_c — радиус гибки средней линии волноводной трубы.

Так как предельно допустимая величина утонения материала в процессе растяжения зависит от его пла­стических свойств, то

где Т1 пред — предельно допустимая толщина стенки; б — удлинение материала в процентах; Т — исходная толщина стенки волноводной трубы.