антенный элемент фазированной антенной решетки и способ его изготовления

Формула изобретения

1. Антенный элемент антенной фазированной решетки, содержащий по меньшей мере фазовращатель с металлизированным стержнем, концы которого закреплены в отверстиях корпуса с размещением в зазоре в зоне их соединения слоя клейкого материала, отличающийся тем, что зазор в зоне соединения клейким материалом имеет размер 0,05-0,1 мм, слой клейкого материала имеет ширину 1,5-2 мм и выполнен с возможностью образования электрического контакта по всей сопрягаемой поверхности, причем в качестве клейкого материала применен токопроводящий клей с удельным сопротивлением не более 8·10 Ом·м и температурой полимеризации не более 100°С.

2. Антенный элемент по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен металлическим.

3. Антенный элемент по п.1, отличающийся тем, что в качестве клейкого материала применен токопроводящий клей марки "НТК" или аналогичный ему клей.

4. Антенный элемент по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен составным, часть которого предназначена для излучателя, а другая часть является волноводом.

5. Способ изготовления антенного элемента антенной фазированной решетки, включающий соединение концов металлизированного стержня фазовращателя с отверстиями корпуса с размещением в зазоре в зоне их соединения слоя клейкого материала, отличающийся тем, что зазор в зоне соединения клейким материалом имеет размер 0,05-0,1 мм, слой клейкого материала имеет ширину 1,5-2 мм и выполнен с возможностью образования электрического контакта по всей сопрягаемой поверхности, в качестве клейкого материала применен токопроводящий клей с удельным сопротивлением не более 8·10 ^-5 Ом·м, причем соединение концов металлизированного стержня фазовращателя с отверстиями корпуса клейким материалом осуществляют при температуре не выше 100°С.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве клейкого материала применен токопроводящий клей марки "НТК" или аналогичный ему клей.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что корпус выполнен металлическим.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике СВЧ, в частности к устройствам, имеющим соединение двух волноводов.

В конструкциях антенных элементов, имеющих волноводную запитку, имеется соединение двух волноводов - диэлектрического (металлизированного или не металлизированного) и металлического. Наличие зазора между внутренней поверхностью одного волновода и внешней поверхностью другого волновода приводит к увеличению величины затухания СВЧ-энергии.

Известен способ соединения феррита с металлической частью устройства, состоящий в металлизации соединяемых поверхностей (тонким слоем металла типа меди и золота) с последующей пайкой металлизированных поверхностей соединяемых элементов (см. патент США №3940051, МПК В 23 К 1/20, публ. 1976 г.).

Применение данного способа ограничено из-за высокой трудоемкости и применения дорогостоящих материалов.

Из известных технических решений наиболее близким аналогом является способ соединения элементов микроволнового устройства, включающего ферриты, основанный на применении тонкого слоя электрически непроводящего клея толщиной порядка 0,03 мм (торговая марка Cipo-Geiqy Корпорации), заполненного серебряной пудрой (см. патент США №4457464, МПК Н 01 Р 11/00, публ. 1984 г. - прототип).

Применение электрически непроводящего клея с алюминиевой пудрой не обеспечивает надежного электрического контакта по всей сопрягаемой поверхности, что увеличивает величину затухания СВЧ-энергии в месте соединения деталей антенного элемента.

Известен антенный элемент антенной фазированной решетки, содержащий фазовращатель с металлизированным стержнем, концы которого закреплены в соответствующих отверстиях корпусов излучателя и волновода с размещением в зазоре в зоне их соединения слоя клея (см. патент РФ на изобретение №2194342, МПК Н 01 Р 1/16, публ. 2003 г. - прототип).

Недостаток известного антенного элемента в том, что при выполнении соединения двух волноводов с зазором 0,05-0,1 мм, заполненным электрически непроводящим клеем, необходимо увеличение длины соединяемого участка для уменьшения потерь СВЧ-энергии, что увеличивает габариты и вес антенного элемента. Применение при такой величине зазора непроводящего клея с алюминиевой пудрой повышает стоимость изделия и приводит к увеличению величины затухания СВЧ-энергии.

Технический результат изобретения способа - уменьшение трудоемкости и стоимости антенного элемента, снижение энергоемкости процесса.

Технический результат изобретения устройства - уменьшение величины затухания СВЧ-энергии в месте соединения деталей антенного элемента и повышение долговечности антенного элемента. Дополнительным техническим результатом является уменьшение продольных размеров антенного элемента.

Задачей изобретения является оптимизация соединения деталей антенного элемента путем экспериментального подбора величины зазора между поверхностями соединяемых деталей и токопроводящего клея с параметрами и размерами слоя, обеспечивающего простоту и быстродействие получения надежного механическое соединения с малой величиной затухания СВЧ-энергии в месте сопряжения деталей при температуре технологического процесса склеивания не более 100°C, для исключения повреждения деталей антенного элемента, работоспособность которых ограничена указанной температурой.

Поставленная задача достигается тем, что в антенном элементе антенной фазированной решетки, содержащем по меньшей мере фазовращатель с металлизированным стержнем, концы которого закреплены в отверстиях корпуса с размещением в зазоре в зоне их соединения слоя клейкого материала, зазор в зоне соединения клейким материалом имеет размер 0,05-0,1 мм, слой клейкого материала имеет ширину 1,5-2 мм и выполнен с возможностью образования электрического контакта по всей сопрягаемой поверхности, причем в качестве клейкого материала применен токопроводящий (электропроводящий) клей с удельным сопротивлением не более 8·10^-5 Ом·м и температурой полимеризации не более 100C°.

Предпочтительно корпус выполнить металлическим.

Предпочтительно в качестве клейкого материала применить токопроводящий клей марки "НТК" или аналогичный ему клей.

Целесообразно корпус выполнить составным, часть которого предназначена для излучателя, а другая часть является волноводом.

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления антенного элемента антенной фазированной решетки, включающем соединение концов металлизированного стержня фазовращателя с отверстиями корпуса с размещением в зазоре в зоне их соединения слоя клейкого материала, зазор в зоне соединения клейким материалом имеет размер 0,05-0,1 мм, слой клейкого материала имеет ширину 1,5-2 мм и выполнен с возможностью образования электрического контакта по всей сопрягаемой поверхности, в качестве клейкого материала применен токопроводящий клей с удельным сопротивлением не более 8·10^-5 Ом·м, причем соединение концов металлизированного стержня фазовращателя с отверстиями корпуса клейким материалом осуществляют при температуре не выше 100°C.

Предпочтительно в качестве клейкого материала применить токопроводящий клей марки НТК или аналогичный ему клей.

Целесообразно корпус выполнить металлическим.

Сущность изобретения в том, что соединение двух волноводов антенного элемента осуществляется с помощью токопроводящего клея с определенными физическими параметрами и размерами слоя, при этом точность изготовления внутренних размеров одного волновода и внешних размеров другого волновода не являются критичными, длина соединения может быть минимизирована.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволяет установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Сведений об известности отличительных признаков в совокупностях признаков известных технических решений с достижением такого же, как у заявляемого устройства положительного эффекта, не имеется. Токопроводящий (электропроводящий) клей «НТК» (ОСТ 107.46000.004-91) предназначен для крепления кристаллов и коррекции дорожек печатных схем. Применение слоя клейкого материала марки "НТК" для уменьшения размеров, веса антенного элемента и снижения величины затухания в зоне соединения деталей антенного элемента не известно. На основании этого сделан вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 изображен антенный элемент антенной фазированной решетки в разрезе; на фиг.2 - увеличенный фрагмент соединения металлизированного ферритового стержня с корпусом волновода.

Антенный элемент антенной фазированной решетки содержит по меньшей мере фазовращатель, включающий цилиндрический ферритовый стержень 1 с металлизированным слоем 2, магнитной системой 3 и обмоткой управления 4. Концы указанного стержня 1 закреплены в соответствующих отверстиях корпуса 5 волновода и корпуса 6 излучателя с диэлектрическими вставками 7 с размещением в зазоре в зоне их соединения слоя 8 клейкого материала. Корпус 5 волновода и корпус 6 излучателя выполнены металлическими. Зазор в зоне соединения клейким материалом имеет размер (S) 0,05-0,1 мм. Слой 8 клейкого материала имеет ширину (L) 1,5-2 мм и выполнен с возможностью образования электрического контакта по всей сопрягаемой поверхности. В качестве клейкого материала применен токопроводящий клей с удельным сопротивлением не более 8·10 ^-5 Ом·м и температурой полимеризации не более 100C°, например токопроводящий клей марки «НТК» (ОСТ 17.460007.004-91) или аналогичными ему клей.

Надежность электрического и механического контакта между сопрягаемыми поверхностями деталей антенного элемента обеспечивается с помощью слоев проводящего клея, обеспечивающих улучшение условий согласования и уменьшение потерь СВЧ-энергии.

Способ изготовления антенного элемента антенной фазированной решетки включает соединение концов металлизированного стержня 1 фазовращателя с соответствующими отверстиями металлических корпусов 5, 6 соответственно излучателя и волновода с размещением в зазоре в зоне их соединения слоя 8 клейкого материала, причем указанный зазор имеет размер 0,05-0,1 мм, слой клейкого материала имеет ширину 1,5-2 мм и выполнен с возможностью образования электрического контакта по всей сопрягаемой поверхности. В качестве клейкого материала применен токопроводящий клей с удельным сопротивлением (5-8)·10^-5 Ом·м, например клей марки "НТК" или аналогичный ему клей. Соединение концов металлизированного стержня 1 фазовращателя с отверстиями указанных корпусов 5, 6 клейким материалом осуществляют при температуре не выше 100°С. К преимуществам заявленного технического решения следует отнести возможность сборного соединения полученного антенного элемента при его нагреве до температуры 80-100°C. Размеры слоя 8 клея «НТК» и температурный режим выбраны из условия обеспечения требуемой механической прочности и низких потерь антенного элемента без ущерба качества и эффективности его работы.

Использование изобретения позволит уменьшить габаритные размеры устройств за счет уменьшения длины сочленения двух волноводов, ослабить требования к точности изготовления геометрических размеров соединения и, как следствие, повысить технологичность сборки антенного элемента.

Применение электропроводящего клея «НТК» в качестве средства сборочной связи и согласования волноводов антенного элемента с разными диаметрами обеспечивает простоту, быстродействие сборки антенных элементов, что в целом улучшает параметры и массогабаритные показатели антенных фазированных решеток и снижает их стоимость.