СВЧ-МОДУЛЬ Российский патент 2021 года по МПК H05K5/02 

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот (СВЧ), в частности к конструкции корпусов микрополосковых модулей СВЧ диапазона, используемых в радиоэлектронной аппаратуре.

Известна конструкция типового СВЧ-модуля, содержащая корпус, в стенках которого жестко установлены коаксиально-микрополосковые переходы (КМПП) и микрополосковая плата, входы и выходы микрополосковых линий которой соединены с центральными проводниками КМПП. При этом зазор между торцом платы и стенкой корпуса в зоне установки КМПП для частот до 18 ГГц не должен превышать 0,2 мм, а для частот миллиметрового диапазона длин волн - 0,1 мм (см. Джуринский К.Б. Техника соединения коаксиально-микрополосковых переходов с микрополосковыми линиями в изделиях СВЧ. - Электронные компоненты. 2004, № 9, с. 39-44).

Недостатком такой типовой конструкции является сложность обеспечения указанного зазора, величина которого зависит от точности изготовления как внутреннего размера корпуса СВЧ-модуля в зоне установки КМПП, так и от точности выполнения размера микрополосковой платы по ее длине в зоне выходов микрополосковых линий. Например, при изготовлении микрополосковой платы из материала Rogers производитель не гарантирует выполнение размеров платы точнее 12 квалитета, что для платы длиной 100 мм означает возможное уменьшение размера платы на 0,35 мм (см. ГОСТ 25346-89) и, соответственно, увеличение расчетного зазора с каждой стороны почти на 0,18 мм.

Вторым недостатком типовой конструкции является сложность монтажа микрополосковой платы в корпусе СВЧ-модуля, в котором центральные проводники заранее установленных КМПП могут выступать внутрь корпуса на величину, чем допустимый зазор между торцом платы и стенкой корпуса.

Известна также конструкция СВЧ-модуля, в которой частично устраняется указанный выше второй недостаток типовой конструкции СВЧ-модуля за счет использования при монтаже печатной платы ее упругих свойств. В плате предусмотрен протяженный вырез, позволяющий участку платы, на котором расположены выходы микрополосковых линий, придать в своей плоскости некоторое упругое смещение. При этом упруго деформированная печатная плата, минуя, благодаря специальным пазам на своем торце, выступающие из стенок корпуса центральные проводники КМПП, устанавливается на дно корпуса. После снятия деформирующего усилия плату позиционируют относительно центральных проводников КМПП и крепят в заданном положении внутри СВЧ-модуля (см. патент РФ 2566328).

Недостатком такого СВЧ-модуля является невозможность использования в ее конструкции микрополосковых плат из хрупких материалов, например, из широко применяемого в СВЧ технике поликора (корундового материала ВК 100-1 ТУ 6366-000-07593894-2013), который легко разрушается от механического воздействия без заметной пластической деформации. Другим недостатком, как и в первой типовой конструкции-аналоге, является невозможность устранения ошибок в размерах, допущенных при изготовлении платы и корпуса СВЧ-модуля.

Зазор между торцом платы и стенкой корпуса в зоне установки КМПП должен быть достаточным для компенсации температурного расширения деталей СВЧ-модуля и в то же время быть минимальным для обеспечения хорошего согласования радиочастотного тракта. Наличие зазора с физической точки зрения означает введение в радиочастотный тракт, образованный КМПП и микрополосковой линией с заданным волновым сопротивлением, рассогласующей индуктивности, что ухудшает вследствие этого коэффициент стоячей волны по напряжению (Джуринский К.Б. Техника соединения коаксиально-микрополосковых переходов с микрополосковыми линиями в изделиях СВЧ. - Электронные компоненты. 2004, № 9, с. 39-44).

Задача изобретения - создание конструкции СВЧ-модуля, обеспечивающей минимально допустимые зазоры между торцом платы и стенкой корпуса в зоне установки КМПП независимо от точности изготовления микрополосковой платы и корпуса.

Технический результат - возможность обеспечения минимально допустимого зазора между торцом платы и стенкой корпуса в зоне установки КМПП с исключением необходимости выполнения внутренних размеров корпуса и размеров микрополосковой платы с высокой точностью.

Сущность изобретения состоит в следующем. СВЧ-модуль содержит корпус, внутри которого расположена плата с микрополосковыми линиями, а также КМПП, установленные в стенках корпуса. Выходы микрополосковых линий платы соединены с центральными проводниками КМПП.

Отличительным признаком является то, что КМПП установлен в корпус через впаянную в стенку корпуса резьбовую втулку, имеющую наружную резьбу, а величина зазора между торцом микрополосковой платы и торцом резьбовой втулки до ее пайки к корпусу отрегулирована изменением величины выступания втулки внутрь корпуса за счет ее вращения в резьбовом отверстии в стенке корпуса при монтаже СВЧ-модуля.

Изобретательский уровень предлагаемого СВЧ-модуля подтверждается тем, что в его конструкции предусмотрена возможность регулировки зазора между торцом микрополосковой платы и торцом резьбовой втулки, которая, являясь локальной частью корпуса, имеет конструктивную возможность до ее припаивания выдвигаться из стенки внутрь корпуса СВЧ-модуля.

Возможность регулировки указанного зазора достигается тем, что между КМПП и корпусом СВЧ-модуля устанавливают промежуточную деталь - резьбовую втулку. Втулка имеет наружную резьбу. В месте установки КМПП в корпусе выполняют ответное отверстие с соответствующей внутренней резьбой. Длина втулки изначально больше толщины стенки корпуса. При монтаже СВЧ-модуля в корпус сначала вворачивают без фиксации резьбовые втулки с КМПП, относительно которых позиционируют и затем закрепляют микрополосковую плату. Вращая втулки в резьбовых отверстиях стенок корпуса, выставляют зазор между торцами микрополосковой платы и торцами резьбовых втулок в заданных конструкторской документацией (КД) пределах. После этого с наружной стороны СВЧ-модуля выполняют пайку резьбовых втулок. Впаянные втулки выполняют функции как внешнего проводника КМПП, так и стенок корпуса СВЧ-модуля. Таким образом, установка КМПП через резьбовую втулку позволяет обеспечивать при монтаже СВЧ-модуля плавную регулировку зазоров между торцами платы и стенкой корпуса в зоне установки КМПП.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан фрагмент существующей типовой конструкции СВЧ-модуля при использовании резьбового КМПП типа СРГ-50-751ФВ или аналогичного. На фиг. 2 показан фрагмент существующей типовой конструкции СВЧ-модуля при использовании фланцевого КМПП типа СК9-РБФП-Х-1-264 (производство «Амитрон Электронике») или аналогичного. На фиг. 3 показан фрагмент СВЧ-модуля при установке резьбового КМПП в разнесенном виде до монтажа. На фиг. 4 показан фрагмент СВЧ-модуля при установке фланцевого КМПП в разнесенном виде до монтажа. На фиг. 5 показан фрагмент предлагаемого СВЧ-модуля для резьбового КМПП после его монтажа. На фиг. 6 показан фрагмент предлагаемого СВЧ-модуля для фланцевого КМПП после его монтажа.

В корпусе 1 установлена микрополосковая плата 2. Обеспечение заданного в КД зазора Δ (Δ=0,1÷0,2 мм) между торцом платы и стенкой корпуса в зоне установки КМПП (см. рис. 1 и 2) в существующих типовых конструкциях СВЧ-модулей зависит от точности выполнения внутренних размеров корпуса 1 и наружных размеров по длине микрополосковой платы 2. В стенке корпуса 1 установлен резьбовой 3 или фланцевый 3а КМПП, соединенный с микрополосковой линией платы 2 перемычкой 5 или непосредственно пайкой. При ошибках в изготовлении корпуса или платы зазор Δ между стенкой корпуса и платой может превысить заданную величину и увеличиться до размера а>>Δ (см. рис 5 и 6). В предлагаемой конструкции СВЧ-модуля для компенсации ошибок изготовления между корпусом 1 и КМПП 3 (или 3а) установлена резьбовая втулка 4 (или 4а), длина которой c изначально больше толщины b стенки корпуса 1. Величина выступания втулки 4 (или 4а) при ее вворачивании в ответное резьбовое отверстие в стенке внутрь корпуса должна обеспечивать получение минимально допустимого зазора между торцом втулки 4 (или 4а) и торцом платы 2:

с-b≥а-Δ.

Внутренние размеры резьбовой втулки 4 (4а) и способ крепления КМПП, пайкой или винтами 6, должны быть выполнены в соответствии с рекомендациями изготовителя на каждый конкретный вид КМПП.

Заявляемое изобретение реализуется следующим образом. Резьбовые переходы 3, аналогичные типу СРГ-50-751ФВ, заранее впаивают во втулки 4 и предварительно ввинчивают в резьбовые отверстия в корпусе 1. Фланцевые переходы 3а типа СК9-РБФП-Х-1-264, или подобные им, вставляют в резьбовые втулки 4а после предварительного ввинчивания втулок 4а в корпус 1. Длина c резьбовой втулки 4а для показанного на рис. 4 и 6 фланцевого КМПП должна быть равна длине с изолятора фланцевого КМПП 3а. После позиционирования микрополосковой платы относительно осей центральных проводников КМПП и стенок корпуса микрополосковую плату крепят в СВЧ-модуле. Вращая втулки 4 (или 4а) в резьбовых отверстиях корпуса 1, выставляют величину зазора Δ в пределах, указанных в КД. Поскольку втулки являются внешними проводниками коаксиальной линии, для надежного электрического контакта после выставления зазора Δ втулки паяют по внешнему контуру к корпусу 1. Фланцевый КМПП крепится винтами 6 в соответствии с указаниями по его эксплуатации.

Таким образом, использование в СВЧ-модуле резьбовых втулок 4 (или 4а) для установки КМПП позволяет компенсировать погрешности изготовления корпуса 1 и микрополосковой платы 2 в части выполнения их размеров, при этом точно обеспечивая заданные в КД минимально допустимые зазоры между торцом платы и стенкой корпуса в зоне установки КМПП.

Использование: для изготовления корпусов микрополосковых модулей СВЧ-диапазона. Сущность изобретения заключается в том, что СВЧ-модуль содержит корпус с установленной внутри корпуса платой с микрополосковыми линиями и установленные в его стенках коаксиально-микрополосковые переходы, при этом коаксиально-полосковый переход установлен через впаянную в корпус резьбовую втулку, а величина зазора между торцом микрополосковой платы и торцом втулки отрегулирована при монтаже СВЧ-модуля изменением величины выступления втулки внутрь корпуса за счет ее вращения в резьбовом отверстии в стенке корпуса. Технический результат – обеспечение возможности минимально допустимого зазора между торцом платы и стенкой корпуса в зоне установки коаксиально-микрополосковых переходов. 6 ил.

СВЧ-модуль, содержащий корпус с установленной внутри корпуса платой с микрополосковыми линиями, а также установленные в его стенках коаксиально-микрополосковые переходы, отличающийся тем, что коаксиально-микрополосковый переход установлен через впаянную в корпус резьбовую втулку, а величина зазора между торцом микрополосковой платы и торцом втулки отрегулирована при монтаже СВЧ-модуля изменением величины выступания втулки внутрь корпуса за счет ее вращения в резьбовом отверстии в стенке корпуса.