§ 1.3. Изготовление волноводных труб переменного сечения
В аппаратуре СВЧ часто используются волноводы с переменным по длине поперечным сечением. Обычно это трансформаторы волновые сопротивлений, которые применяются для согласования волноводов с различными поперечными сечениями и волновыми сопротивлениями. Простейшие трансформаторы с плавно изменяющимися размерами поперечного сечения состоят из волноводной трубы и фланцев. Размеры и форма поперечного сечения волноводной трубы обеспечивают переход от одного поперечного сечения к другому.
При этом согласовании переменными могут быть один или оба размера поперечного сечения волноводной трубы трансформатора (рис. 1.22).
Возможно согласование и с использованием ступенчатых четвертьволновых трансформаторов, при котором
происходит ступенчатое изменение размеров поперечного сечения волноводной трубы. Переменными могут быть, как и в первом случае, один или оба размера поперечного сечения (рис. 1.23).
При согласовании волноводов с различной формой поперечного сечения используются трансформаторы, у которых волновод плавно или ступенчато изменяет размеры и форму поперечного сечения. Примером этого служат широкополосные волноводно-коаксиальные переходы (рис. 1.24). Широкополосность такого перехода достигается за счет низкого волнового сопротивления П- образного волновода, которое может быть равным волновому сопротивлению стандартного коаксильного волновода. Клин, согласующий П-образный волновод с прямоугольным, выполняется плавной формы — с линейным или экспоненциальным законом изменения высоты, или ступенчатым — с различным законом изменения высоты ступенек. Наибольшую широкополосность при наименьших размерах перехода обеспечивает так называемый чебышевский ступенчатый клин. В таком клине длина и высота отдельных ступенек рассчитываются по полиномам Чебышева.
Принята следующая классификация волноводных труб с переменным поперечным сечением: с одним переменным размером (переменной высотой или шириной); с двумя переменными размерами (переменной высотой и шириной); с переменной формой поперечного сечения. Волноводные трубы с одним переменным размером в условиях мелкосерийного производства изготовляют с помощью сварки или пайки. В качестве заготовки используют стандартные трубы прямоугольного поперечного сечения, у которых на расчетной длине удаляют соответствующие стенки. При изготовлении волноводных труб с переменной шириной у заготовки удаляют участки широких стенок, если переменна высота — участки узких стенок (рис. 1.25). Удаление участков стенок производят на фрезерном станке. Выступающие части стё- нок формуются на оправке в соответствии с требуемым законом изменения поперечного сечения. Оправка выполняет роль матрицы, концы которой вводят в полость заготовки, базируя оправку (рис. 1.25,6).
После формовки на обрабатываемый участок заготовки помещают накладки 2 (рис. 1.25,в), представляющие собой пластины толщиной, равной толщине стенок заготовки, с такой же чистотой поверхности и из того же материала. Накладки служат стенками участка волноводной трубы с переменным поперечным сечением. Соединение накладок с заготовкой осуществляется сваркой или пайкой на формующей оправке 1. Способ соединения определяется конфигурацией шва, размерами сборочной единицы и требуемыми эксплуатационными характеристиками. В процессе пайки, сварки или при остывании волноводной трубы оправка препятствует деформации ее поперечного сечения.
В табл. 1.9, 1.10 приведены значения штучного и неполного штучного времени на формовку стенок и пайку твердым припоем волноводных труб с одним переменным размером.
Изменить один из размеров исходного прямоугольного поперечного сечения полости заготовки можно с (ПОМОЩЬЮ вкладышей (рис. 1.26), которые крепятся к стенкам заготовки винтами. Поверхность вкладышей, контактирующая с поверхностью заготовки, предварительно серебрится. После их установки и закрепления осуществляют пайку сборочной единицы в печах. Припоем служит гальванически осажденное серебро. Вкладыши изготовляются из того же материала, что и прямоугольная труба, фрезерованием. Если на минимальный размер поперечного сечения волноводной трубы заданы жесткие допуски (например, ±0,01 мм), которые
при сборке и пайке получить очень сложно, то после пайки производят калибровку. При ширийе волновода а>2 мм она выполняется жестким пуансоном; при а< <2 мм хорошие результаты дает использование отрезка стальной закаленной проволоки. Пуансон (рис. 1.27) делается несколько тоньше щели и проталкивает сквозь нее калибрующую проволоку, которую при износе легко заменить. При этом пуансон практически не изнашивается.
Волноводные трубы прямоугольного поперечного сечения с двумя переменными размерами с изменяющейся шириной и высотой выполняются калибровкой конусной заготовки в штампах. Эта заготовка выдавливается по оправке на токарном станке из листа. Точность размеров лежит в пределах 0,2—0,5 мм. После выдавливания следует отжиг для снятия внутренних напряжений и калибровка в штампе, обеспечивающая точность размеров ±0,5-н 4-0,25 мм и чистоту поверхности по 6—8-му классу. Завершающими операциями являются отрезка дна, образовавшегося при выдавливании,
и подрезка торца.
Волноводные трубы с переменной формой поперечного сечения и прямоугольного сечения с двумя переменными размерами изготовляются одинаково. В условиях мелкосерийного производства волноводные трубы, представляющие собой переход от прямоугольного к П-об- разному поперечному сечению, изготовляются сборными с последующей пайкой. Вкладыш крепится к стенке волновода винтами. Правильность установки достигается применением оправок, помещаемых между стенкой волновода и вкладышем. Оправки извлекаются из узла после его пайки.
В серийном производстве все перечисленные типы волноводных труб с переменным поперечным сечением можно изготовить точным литьем или с применением гальванопластики (см. § 2.2, 2.4).
При использовании точного литья волноводная труба выполняется из двух половин, которые соединяются винтами или спаиваются, в зависимости от конструкции.
При изготовлении волноводных труб с помощью гальванопластики используется наращивание на возвратные формы.