Герметичный адаптер в диапазоне частот 0-40 ггц

Полезная модель относится к электронной технике, а именно к конструкции соединителей для герметичного внутри блочного и межблочного соединения радиотехнических устройств в диапазоне сверхвысоких частот. Технический результат заключается в упрощении конструкции адаптера, его миниатюризации и в улучшении удобства применения. Технический результат достигается тем, что герметичный адаптер в диапазоне частот 0-40 ГГц, содержащий спаянные со стеклянным изолятором металлический корпус, внутренняя поверхность которого является наружным проводником коаксиальной линии передачи, и металлический проводник, который является центральным проводником линии. Корпус и проводник выполнены из сплава 29НК и покрыты износостойким сплавом, а в области спая диаметры наружного D и центрального d проводников определяют из соотношения: - диэлектрическая проницаемость стекла. 1илл.

Полезная модель относится к электронной технике, а именно к конструкции соединителей для герметичного внутри блочного и межблочного соединения радиотехнических устройств в диапазоне сверхвысоких частот.

Известен соединитель типа GPO в диапазоне частот 0-40 ГГц, созданный компанией Coming Gilbert Inc., США в 1980-х годах, в котором соединение «вилки» и «розетки» осуществляется защелкиванием (snap-on, push-on) [1]. Соединитель отвечает требованиям стандарта MIL STD 348, фиг.326 и спецификаций DESC 94007 и 94008.

Известен коаксиальный герметичный соединитель, в котором наружный и центральный проводники, изготовленные из отличающихся по коэффициенту термического расширения металлов, спаяны со стеклянным изолятором по соприкасающимся поверхностям [2]. Соединитель является низкочастотным вводом в расширенном диапазоне температур (+250-60°С). Однако он не может быть использован для работы в диапазоне сверхвысоких частот, так как его волновое сопротивление не рассчитано на требуемую в микроэлектронной технике стандартную величину 50 Ом. Величины КСВН и высокочастотных потерь не являются предметом рассмотрения данного патента.

Известно герметичное соединение плат в диапазоне частот 0-40 ГГц, в котором металлостеклянные вводы (Glass seal, 920-157), впаянные в каждый из блоков, расположены в центре металлических фланцевых деталей (shrouds, 5280-1502-000) с внутренней геометрией, обеспечивающей защелкивание, которые прикручены винтами к корпусам радиотехнических блоков. Соединение блоков осуществляют при помощи адаптера «розетка - розетка» (bullet adapter, 5280-1502-000). [3].

Недостатками такого соединения являются сложность изготовления: использование трех элементов со строго соосным расположением, необходимость большой толщины стенки платы для установки винтов, а также большой занимаемый объем: соединения.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемой полезной модели является герметичный адаптер 0119-783-1 компании Coming Gilbert Inc. для внутриблочного и межблочного соединения в диапазоне частот 0-40 ГГц.

Основным недостатком этой конструкции является сложность изготовления, так как адаптер состоит из отдельного металлического корпуса с наружной резьбой и впаянного в него герметичного соединителя «вилка» с интерфейсом (внутренней геометрией), обеспечивающим защелкивание «розетки».

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в упрощении конструкции адаптера, его миниатюризации и в улучшении удобства применения.

Технический результат достигается тем, что герметичный адаптер с коаксиальной линией передачи в диапазоне частот 0-40 ГГц содержит спаянные со стеклянным изолятором металлический корпус, внутренняя поверхность которого является наружным проводником линии, и который является центральным проводником линии, имеющий на концах штыри, отличающийся тем, что корпус и проводник выполнены из сплава 29НК и покрыты износостойким сплавом, а в области спая диаметр наружного D и диаметр центрального проводника d определяют из соотношения:

где - диэлектрическая проницаемость стекла. Центральный проводник на одном или обоих концах может иметь гнезда. Интерфейс (область присоединения) герметичного адаптера позволяет осуществить защелкивание с ответным кабельным соединителем.

Конструкция коаксиальной линии, имеющая наружный и центральный проводники, спаянные с изолятором из стекла С52-1, диаметры которых определены из указанного соотношения, обеспечивает не только герметизацию адаптера, но и достижение его оптимальных параметров согласования в диапазоне частот 0-40 ГГц.

Наружный и центральный проводники изготовлены из сплава 29НК для получения надежного согласованного спая с этим стеклом

Предлагаемая конструкция герметичного адаптера поясняется чертежом На фиг.1 представлена конструкция предлагаемого адаптера «вилка - вилка», где:

корпус - 1,

изолятор - 2,

центральный проводник - 3.

Пример

Корпус 1 и центральный проводник 3 выполнены из сплава 29НК и покрыты износостойким сплавом золото-кобальт Н3.Зл-Ко(99,7)3, толщиной 2-3 мкм. Внутренний диаметр корпуса 1, а следовательно диаметр D наружного проводника равен 1,95 мм, а диаметр d центрального проводника 0,3 мм. Корпус 1 и проводник 3 спаяны изолятором 2, выполненным из стекла С52-1 с диэлектрической проницаемостью 5,1.

Предлагаемый герметичный адаптер работает следующим образом.

Герметичный адаптер вкручивают в стенку корпуса блока и герметизируют в корпусе пайкой припоем ПОС-61 при температуре 210-230°С. Во впаянный герметичный адаптер вставляют и защелкивают в нем соединитель кабельной сборки внутри корпуса блока. Для подключения второго блока в герметичный адаптер снаружи корпуса блока, вставляют и защелкивают в нем соединитель межблочной кабельной сборки.

Известно, что предельная частота адаптера, как и любого коаксиального соединителя, определяется диаметрами наружного D и внутреннего d проводников его коаксиальной линии и диэлектрической проницаемостью е стеклянного изолятора: [4, стр.21].

Отсюда следует, что для расширения частотного диапазона необходимо уменьшать размеры коаксиальной линии и применять стеклянный изолятор с минимально возможной диэлектрической проницаемостью. За рубежом для частотного диапазона 0-65 ГГц используют боросиликатное стекло Coming 7070 с =4,1, на меньших частотах применяют стекло Coming 7052 с =4,9. В нашей стране эти стекла не производят, и поэтому из выпускаемых отечественных стекол возможно применение только стекла С52-1 с =5,1 на частоте 40 ГГц.

Кроме того для уменьшения отражений в коаксиальной линии и получения КСВН адаптера, близким к единице, необходимо, чтобы волновое сопротивление в каждом сечении линии было равно 50 Ом. Волновое сопротивление Z также определяется диаметрами проводников D и d коаксиальной линии и диэлектрической проницаемостью стеклянного изолятора [4, с.25]:

При =5,1 из этой формулы следует, что

За пределами спая центральный проводник имеет стандартный диаметр 0,4 мм, установленный международными стандартами для аналогичных соединителей типа GPO и SMP с предельной частотой 40 ГГц.

Изолятор впаян непосредственно в корпус адаптера без применения промежуточных деталей. Центральный проводник выполнен ступенчатым и также впаян в изолятор и может заканчиваться с обоих концов штырем (адаптер «вилка-вилка»), гнездом («розетка-розетка») или штырем с одного конца и гнездом с противоположного конца («вилка-розетка»). Металлические поверхности адаптера покрыты износостойким сплавом золото-кобальт по подслою никеля.

Предлагаемый адаптер в 1,6 раз короче зарубежного аналога, что позволяет уменьшить толщину стенки корпуса радиотехнического блока, в котором он будет применен, и снизить массу блока.

Экспериментальное исследование основных параметров предлагаемого адаптера, выполненное с использованием векторного анализатора цепей 0.01-40 ГГц Anritsu MS4640A, показало, что в диапазоне частот 0-40 ГГц его максимальный КСВН не более 1,60, а величина высокочастотных потерь - менее 0,50 дБ, что соответствует требованиям международного стандарта DSCC 94008.

п.п.	Диапазон частот, ГГц	0-18	18-26,5	26-31	40	DSCC 94008
1	Максимальный КСВН	1,30	1,31	1,45	1,6	1,7
2	Максимальная величина высокочастотных потерь, дБ	0,26	0,30	0,40	0,48	0,55

Предлагаемый адаптер в 1,6 раз короче зарубежного аналога, что позволяет уменьшить толщину стенки корпуса радиотехнического блока, в котором он будет применен, и снизить массу блока.

Источники информации

1. Microwave Catalog Coming Gilbert 0-1400-598,2001.

2. Герметичный соединитель. Патент РФ 2171523 С1, приоритет от 19.04.2000

3. SMP Series Microminiature Coaxial Connectors. Applied Engineering Products. Catalog 127-6. v1.0 10-1-04.

4. К.Джуринский. Миниатюрные коаксиальные радиокомпоненты для микроэлектроники СВЧ. Издание второе. М.: Техносфера, 2006.

Герметичный адаптер в диапазоне частот 0-40 ГГц, содержащий спаянные со стеклянным изолятором металлический корпус, внутренняя поверхность которого является наружным проводником коаксиальной линии передачи, и металлический проводник, который является центральным проводником линии, отличающийся тем, что корпус и проводник выполнены из сплава 29НК и покрыты износостойким сплавом, а в области спая диаметры наружного D и центрального d проводников определяют из соотношения:

,

где - диэлектрическая проницаемость стекла.