Компании — производители соединителей smp
В таблице 3 представлены сводные данные о выпускаемой продукции зарубежных компаний, специализирующихся на выпуске соединителей SMP.
Эти данные не претендуют на абсолютную достоверность и исчерпывающую полноту. Они лишь свидетельствуют о возросшей потребности в соединителях SMP, а также о том, что в настоящее время большинство зарубежных производителей осуществляют их выпуск. Следует также подчеркнуть, что в таблице 3 приведены только те типы соединителей, поставку которых компания гарантирует. По желанию заказчика компании могут разработать и поставить и другие модификации соединителей.
По нашим данным, из 21 компании, приведенной в таблице 3, полный набор соединителей SMP производят только 5 компаний. Приборные «вилки» выпускают 18, кабельные соединители — 18, адаптеры — 16, со единители для монтажа в отверстия платы— 13, для поверхностного монтажа— 11 и концевые соединители — 10 компаний.
Кроме перечисленных компаний, отдельные типы соединителей SMP выпускают Corry Micronics Inc., GigaLine Inc., Connecting Devices Inc., HY Resource Inc., Cosmetic Resources Co.,Ltd., Compel Group, Zifor Enterprise Co.Ltd. и некоторые другие компании.
Таблица 3.Соединители SMP зарубежных компаний
Одним из лидеров в производстве соединителей SMP является Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH&Co.KG. Компания производит весь спектр этих соединителей. Приборные соединители «розетка» и «вилка» этой компании показаны на рис. 4.
Кроме стандартных кабельных соедините лей «розетка» под полужесткий кабель 0,047″ и 0,086″ выпускаются кабельные соединители «вилка» (4 наименования) и соединители под гибкий кабель (9 наименований).
Компания выпускает только стандартные прямые и угловые герметичные «вилки» с внутренним спаем центрального проводника. Основной упор сделан на выпуск соединителей для печатных плат. Полагая, что наиболее перспективно применение соединителей SMP для межплатного соединения в модульных конструкциях современных изделий с плотной компоновкой, Rosenberger отдает предпочтение соединителям для поверхностного монтажа с ограниченным защелкиванием и скользящей посадкой.
Компания Radiall предлагает широкий спектр (100 наименований) соединителей SMP (фирменное обозначение SBMO) и, прежде всего, разнообразные приборные «вилки»: герметичные, с внутренним спаем центрального проводника (12), фланцевые (9), резьбовые (3) и запрессовываемые в корпус изделия (6 наименований).
Калифорнийская компания Micro-Mode Products наряду с производством соединителей типа SMA, TNC и др. специализируется на разработке и выпуске всех типов соединителей SMP (фирменное обозначение MMSP), а также их более миниатюрных аналогов SMPM и MSSS (с предельной частотой 75 ГГц).
В рекламных материалах компании утверждается, что предельная частота выпускаемых соединителей SMP не 40, а 50 ГГц. В распоряжении потребителей имеются 19 одноканальных адаптеров SMP–SMP и 51 межканальный адаптер SMP–SMА, SMP — 2,92 мм, SMP— 2,4 мм. По данным компании, во всем диапазоне частот КСВН выпускаемых адаптеров не превышает 1,1, а прямые потери СВЧ равны 0,001 0,01565·√fГГц (менее 0,12 дБ).
Компания SM Electronics освоила выпуск основных типов соединителей SMP, кроме адаптеров. Основное внимание уделено выпуску приборных «вилок» и «вилок» для установки на печатные платы (68 наименований).
Конструкция соединителей SMP была впервые предложена Gilbert Corning. Соединители этой компании, называемые GPO connectors, полностью совместимы с соединителями SMP. Компания выпускает все необходимые приборные соединители «вилка», кабельные соединители и адаптеры. Однако в ассортименте ее продукции отсутствуют соединители для печатных плат.
Все типы соединителей SMP производят также Amphenol, JС.Electronics Inc., а также Sabritec (за исключением «вилок» для поверх ностного монтажа), но разновидностей соединителей сравнительно немного.
Большую серию приборных «вилок», а также кабельных соединителей предлагает Dynawave Inc. По данным этой компании уровень прямых потерь СВЧ выпускаемых «вилок» в 2,5 раза ниже, а КСВН существенно меньше, чем у аналогов других компаний.
Molex RF/Microwave предлагает большинство типов соединителей SMP, кроме «вилок» приборных и для монтажа на платы.
Pasternack Enterprises Inc. производит основные типы соединителей SMP, кроме адаптеров. По сравнению с другими компаниями ассортимент соединителей невелик.
Applied Engineering Products (AEP), Connecting Devices, M/A-COM (Tyco) и AMP (Tyco) выпускают приборные соединители «розетка» и «вилка», а также адаптеры. Параметры соединителей совпадают с параметрами аналогов других компаний. «Вилки» для установки на печатные платы эти компании не производят.
Spectrum Electrotechnik GmbH выпускает большую серию приборных соединителей «розетка» и «вилка» и адаптеров, но не производит соединители для поверхностного монтажа.
В перечне продукции Astrolab Inc. имеются все соединители, кроме приборных «вилок» и концевых соединителей для печатных плат.
SV Microwave выпускает достаточный ассортимент приборных соединителей «розетка» и «вилка» и адаптеров, но не производит соединители для установки в отверстия печатных плат и для поверхностного монтажа.
Известная швейцарская компания Huber Suhner выпускает соединители SMP (фирменное обозначение SMPX) и мини-SMP (предельная частота 65 ГГц). Выпускаются:
Компания производит также одноканальные адаптеры (5 типов), межканальные адаптеры SMP— 2,92 мм (7 типов) и «вилки» для поверхностного монтажа.
Tensolite, Special Hermetic Products, имеющие большой опыт производства металлостеклянных спаев, выпускают широкую номенклатуру герметичных приборных «вилок». Кроме того, Tensolite выпускает значительное число модификаций соединителей «вилка» для монтажа в отверстия и поверхностного монтажа на платы. Кабельные соединители и адаптеры эти компании не производят.
W.L.Gore & Associates, наряду с 6 типами «вилок» приборных и для монтажа в отверстия, производит 20 межканальных и 2 миниатюрных одноканальных адаптера «розетка» — «розетка». По данным компании, адаптеры имеют приемлемый уровень КСВН и прямых потерь даже на частотах до 100 ГГц.
Конструктивно-технологические особенности модулей свч
Модули СВЧ широко применяются в приемо-передающей аппаратуре телекоммуникационных линий, авиационной и космической аппаратуре. Преимущественной формой конструкции модулей СВЧ является планарная, основной конструкционный элемент ячейки — рамка, а герметичного блока — корпус [1].
Наиболее теплонапряженные элементы монтируются непосредственно на рамку или корпус с развитой поверхностью. В связи с относительно небольшой плотностью монтажа компонентов в модулях, обусловленной особенностями элементной базы, возможна внутренняя коммутация между микросборками без применения печатных плат.
Коммутация в микроэлектронных устройствах СВЧ-диапазона осуществляется микрополосковыми линиями, выполненными на обеих сторонах подложки с высокой точностью рисунка и минимальными потерями в СВЧ-диапазоне (используются поликор, сапфир, керамика 22ХС, органические материалы — фторопласт, полиимид и др.).
Сложность в организации пересечения микрополосковых линий заставляет использовать двустороннее расположение микросборок на основании, а конструирование блока выполнять по принципу непрерывной схемы. Соблюдение однородности СВЧ-тракта предъявляет жесткие требования к взаимному расположению выходных микрополосков сопрягаемых микросборок (таблица).
В связи с необходимостью обеспечения хорошего электрического контакта экранирующих трактов микрополосковых линий с корпусом, а компонентов микросборки с экранирующими металлическими слоями подложек одним из конструктивных требований к монтажу таких устройств является многократная пайка в блоке без выведения из строя уже выполненных соединений.
Таблица. Конструктивные параметры неоднородностей СВЧ микроблоков
Для выполнения принципа непрерывной схемы соединение по СВЧ-тракту между микросборками выполняется с помощью коаксиального перехода. Выводы СВЧ-сигнала из модуля выполняются с помощью коаксиальных микрополосковых герметичных соединителей. Для герметизации соединителей используется металлостеклянный спай.
Расстояние от плоскости установки микросборки до оси соединителя зависит от способа крепления микросборок и толщины подложек. Габаритные размеры модулей СВЧ чаще всего определяются не содержащимися в них ИМС и компонентами, а числом соединителей и различного рода СВЧ переходов.
Дополнительный объем, необходимый для размещения таких переходов и обеспечения межблочной коммутации, как правило, превышает физический объем самих блоков. Для достижения высокой стабильности параметров каждый функциональный СВЧ-блок герметизируется в корпус, используются входные и выходные соединители для индивидуальной настройки блоков, а также их проверки в составе устройства. Промежуточные СВЧ-соединители служат только для настройки блоков.
Выполнение СВЧ-устройств с использованием отдельных функциональных герметичных блоков уже исчерпало свои возможности и в настоящее время препятствует дальнейшему снижению массо-габаритных показателей изделий вследствие большого числа соединителей и проводов коммутации. Сравнительный анализ показывает, что предпочтительной является компоновка системы на основе четырехканальных блоков.
Следующим шагом в развитии микроэлектронной СВЧ-аппаратуры является создание многоканальных СВЧ-блоков с общей герметизацией и жидкостным охлаждением, что дает возможность снизить массу в 2 раза и объем в 5 раз по сравнению с устройствами, выполненными на основе отдельных функциональных блоков, устанавливаемых на общей коммутационной плате с жидкостным охлаждением. При этом выигрыш достигается за счет уменьшения металлоемкости конструкции блока и исключения проводов коммутации.
Методы монтажа микроплат в модули
Методы монтажа микроплат в модули с помощью винтов или эпоксидного клея с металлическим наполнителем [3] не обеспечивают низкого теплового сопротивления контакта. При сборке СВЧ многофункциональных модулей и микросборок надежный омический контакт платы с корпусом при низком тепловом сопротивлении и высокой механической прочности соединения достигается пайкой легкоплавкими припоями.
При этом важно обеспечить непрерывный и равномерный по толщине паяный шов и отсутствие остатков флюсов и загрязнений в изделии. Существующие способы монтажа микрополосковых плат в корпуса модулей СВЧ методом пайки с использованием спирто-канифольных флюсов имеют существенные недостатки:
- невозможность полной очистки остатков флюса ухудшает параметры микросборок, снижает их надежность и долговечность;
- неполное смачивание припоем паяемой поверхности плат (60–70%) ухудшает тепловое сопротивление перехода плата–корпус.
Для повышения надежности соединений платы с основанием корпуса применяли свинцовые прокладки с легкоплавким покрытием оловом, что позволило получить соединения с гарантированной толщиной паяного шва около 0,1–0,25 мм, а также уменьшить уровень термомеханических напряжений в соединении при термоциклировании:
Аналогичные результаты были получены при использовании припойной прокладки, армированной медной сеткой толщиной 0,2 мм с размером ячеек 0,7×0,7 мм, проложенной перед пайкой между микрополосковой платой и основанием корпуса (рис. 1). Однако использование сеток увеличивает объем подготовительных работ, усложняет технологический процесс и не устраняет дефектов флюсовой пайки.
Одновременное присоединение микроплат к корпусу и компонентов на платы с помощью паяльной пасты и ее оплавления в печи («сэндвич»-технология — Sandwich Soldering Technology), сокращая длительность технологического процесса, создает значительные тепловые нагрузки на компоненты, что может в ряде случаев ухудшить электрические параметры микросборок. После пайки требуется тщательное удаление остатков флюса промывкой в ультразвуковой ванне [5].
Более перспективны способы бесфлюсовой пайки, основанные на удалении оксидов за счет диссоциации в вакууме или атмосфере инертных газов, восстановления их в активной газовой среде, а также с помощью механических колебаний. Диссоциация оксидов в вакууме или их восстановление в активной среде требует высоких температур, специального вакуумного оборудования и сопровождается насыщением расплавленного припоя водородом или аргоном, что приводит к образованию пористого шва.
При механическом способе удаления оксидных пленок в момент расплавления припоя одной из паяемых деталей, например плате, сообщают низкочастотные колебания частотой 50–300 Гц с помощью вибратора (рис. 2). Перемещение паяемых поверхностей относительно друг друга в параллельных плоскостях с амплитудой до 1 мм, создаваемой вибратором установок пайки ЭМ-415, ЭМ-445, позволяет разрушить механическим путем оксидные пленки на припое.
Применение ультразвуковых (УЗ) колебаний частотой 18,0–23,0 кГц позволяет полностью отказаться от применения флюсов, при этом исключается операция отмывки флюса, сокращается общая длительность технологического процесса монтажа микроплаты. При прохождении упругих колебаний УЗ-частоты через расплав припоя в последнем возникает кавитация и микропотоки, что и обеспечивает разрушение оксидных пленок и полное смачивание припоем паяемых поверхностей.
Пайка микроволной
В
прошлом посте про пайку
кто то заикнулся про то, что мелкие микросхемы лучше запаивать микроволной. Чтож, есть такое слово в этой букве — вот вам микроволна 🙂
А вот то же самое, но крупным планом.
Как это работает:
Эффект достигается за счет сил поверхностного натяжения. Вогнутая поверхность жала не отпускает припой, втягивая его в себя, но вот между выводом детали и площадкой зазор еще меньше и радиусы кривизны микроскопическая, а значит сила поверхностного натяжения там выше — припой там остается, из остальных же щелей жало его вытаскивает обратно в себя. Как результат — чистая и красивая пайка с одного движения.
Само жало микроволна не сложное, собственно, все видно на видео, секретов нет — это плоское жало с проточкой. Устанавливается на паяльные станции. Жало не дешевое, около 2тыр, ЕМНИП, да и сама станция у которой в арсенале есть такое жало стоит от 8-10тыр.
Но я поступил хитрей — купил обычное плоское жало для своей станцииZD-929, обошлось оно мне примерно в 50 рублей, да сделал в нем дремелем углубление диаметром 2мм и глубиной около миллиметра. Да немножко края надфилем закруглил, чтобы не цеплялась за выводы.
Станция ZD-929 тоже из бюджетных, не дороже 3тыр. Также с такими жалами работают многие паяльники от Фирмы ZD (средняя цена такого паяла 300-500рублей).
Работы на пять минут, цена копеечная, а результат на лицо 🙂
Да, я нарушил несгораемый слой и долго такое жало не протянет, с современными зверскими флюсами его сожрет меньше чем за сотню паек.
Но! Новое стоит всего 50 рублей и 5 минут времени, да и паяю я им не с утра до вечера. Так что для дома для семьи самое то.
Более подробно технологию изготовления жала я уже давным давно описывал с своем блоге.
З.Ы.
Если кому интересно, что это за зеленые платки я паяю одну за другой вот уже не первый пост? А это моя отладочная платка PinBoard для облегчения изучения микроконтроллеров AVR.
Разделка и обжим коаксиального кабеля
Одножильный — это центральный проводник, выполненный в виде одного прямого провода (рис. 1). Одножильный проводник хорошо формуется, но не отличается хорошей гибкостью. Поэтому кабели с одножильным проводником обычно используются в стационарных инсталляциях.
Витой многожильный — представляет собой проводник, состоящий из множества тонких проводов, свитых вместе (рис. 2). Эти кабели гибкие, они легче и применяются в основном в мобильных инсталляциях. Однако по своим характеристикам такой кабель несколько уступает кабелю с одножильным проводником такого же типоразмера.
Центральная жила равномерно окружена диэлектрическим изоляционным материалом, обычно это полиуретан или полиэтилен. Обычно в кабелях общего назначения используется полиэтилен, а для производства негорючих кабелей — фторсодержащие полимеры. Дешевые кабели имеют диэлектрик из твердого полиэтилена. Более серьезный производитель использует вспененный полиэтилен, который обеспечивает более низкое погонное затухание сигнала в кабеле на высоких частотах.
Толщина слоя этого диэлектрического изолятора одинакова по всей длине коаксиального кабеля, благодаря чему эксплуатационные характеристики кабеля по всей его длине одинаковы. Диэлектрики из пористого или вспененного полиуретана меньше ослабляют видеосигнал, чем диэлектрики из твердого полиэтилена. При расчете потерь по длине для любого кабеля желательны меньшие потери по длине. Кроме того, вспененный диэлектрик придает кабелю большую гибкость, которая облегчает работу монтажников. Но хотя электрические характеристики кабеля с вспененным диэлектрическим материалом более высоки, такой материал может поглощать влагу, которая ухудшает эти характеристики.
Твердый полиэтилен жестче и лучше сохраняет свою форму, чем вспененный полимер, более устойчив к защемлению и сдавливанию, но прокладывать такой жесткий кабель несколько труднее. Кроме того, потери сигнала на единицу длины у него больше, чем у кабеля с вспененным диэлектриком, и это нужно учитывать, если длина кабеля должна быть большой.
Стоит заметить, что некоторые производители вспенивают диэлектрик химическим способом. В результате получается низкоплотный полиэтиленовый компаунд, подверженный механическим повреждениям и нестабильный к воздействию окружающей среды в виде температуры и влажности.
Наивысшее качество кабеля получается с физически вспененным диэлектриком. Он содержит до 60% воздушных пузырьков, за счет чего уменьшается затухание высоких частот сигнала. По прочности физически вспененный полиэтилен не отличается от обычного твердого невспененного полиэтилена, обеспечивая необходимую гибкость и устойчивость к механическим воздействиям. И, наконец, обладая высокой стойкостью к температурным колебаниям и влажности, физически вспененный диэлектрик обеспечит стабильность параметров и длительную эксплуатацию кабеля.
Снаружи диэлектрический материал покрыт медной оплеткой (экраном), которая является вторым (обычно заземленным) проводником сигналов между телекамерой и монитором. Экран выполняет две важные роли. Он работает как второй проводник, подключенный к общему «земляному» проводу оборудования. В то же время он экранирует сигнальный проводник от посторонних излучений, нежелательных внешних сигналов, или наводок, которые обычно называют электромагнитными помехами (ЭМП) и которые могут неблагоприятно влиять на видеосигнал.
Качество экранирования от электромагнитных помех зависит от содержания меди в оплетке. Коаксиальные кабели рыночного качества содержат неплотную медную оплетку с экранирующим эффектом приблизительно 80%. Такие кабели пригодны для обычных случаев применения, когда электромагнитные помехи малы. Эти кабели хороши в тех случаях, когда они проложены в металлическом кабелепроводе или металлической трубе, которые служат дополнительным экраном.
Если условия эксплуатации не очень хорошо известны и кабель прокладывается не в металлической трубе, которая может служить дополнительной защитой от ЭМП, то лучше выбрать кабель с максимальной защитой от помех или кабель с плотной оплеткой, содержащей больше меди по сравнению с коаксиальными кабелями рыночного качества. Повышение содержания меди обеспечивает лучшее экранирование за счет большего содержания экранирующего материала в более плотной оплетке. Для систем СТН требуются медные проводники.
Существуют различные методы экранировки для кабелей, выполняющих различные задачи. Это экран из фольги, плетеный экран и комбинации из фольги и оплетки.
Оплетка — экран, который изготавливается из множества тонких проводников, сплетенных в виде сетки, охватывающей центральный проводник с внутренним диэлектриком (см. рис. 2). Оплетка обычно обладает меньшим сопротивлением, чем фольга, и отличается лучшей устойчивостью к постороннему электромагнитному полю и электромагнитным наводкам. Наводки имеют различный характер и происхождение. Это могут быть как низкочастотные наводки (например, от промышленной сети питания), так и высокочастотные (ВЧ-шум от работы электронных приборов и при искрении электрических машин).
Оплетка может сочетаться с другими видами экранов, например с алюминиевой или медной фольгой, которые дают наибольшее значение эффективности экранирования, т.к. фольга позволяет обеспечить до 100% экранировки в сочетании с оплеткой (см. рис. 1). Учитывая, что оплетка может обеспечить эффективность экранировки до 90%, чтобы получить 100%, необходимы две оплетки, что существенно увеличивает стоимость кабеля, его вес и ухудшает гибкость. Гораздо легче добиться 100% эффективности экранировки можно сочетанием оплетки и фольги. Об эффективности экранирования коаксиального кабеля можно судить по его конструкции: чем выше плотность внешнего проводника (экрана), тем больше значение этого параметра.
Кабели, в которых экраном служит алюминиевая фольга или оберточный фольговый материал, не пригодны для систем телевизионного наблюдения (СТН). Такие кабели обычно применяются для передачи радиочастотных сигналов в передающих системах и в системах распределения сигнала с коллективной антенны.
Кабели, в которых экран сделан из алюминия или фольги, могут искажать видеосигналы настолько сильно, что качество изображения упадет ниже уровня, требуемого в системах наблюдения, особенно в том случае, когда длина кабеля велика, поэтому такие кабели не рекомендуется применять в системах СТН.
Необходимую защиту внутренних компонентов кабеля обеспечивает внешняя оболочка. Оболочка защищает кабель от климатического, химического воздействия и предохраняет от солнечного света. По типу оболочки кабели можно разделить на стандартные и специального исполнения. Для ее изготовления используются различные материалы, но чаще всего поливинилхлорид (ПВХ). Поставляются кабели с оболочкой различных цветов (черные, белые, желтовато-коричневые, серые) – как для наружной установки, так и для установки в помещениях.
Основные параметры коаксиального кабеля
Импеданс — основной показатель, определяющий возможность передачи энергии сигнала по кабелю между источником и приемником. Все элементы на пути сигнала, разъемы и сам кабель должны иметь один импеданс. Несоблюдение этого правила приводит к внутренним отражениям в кабеле, что может привести к появлению на изображении двойных контуров. Самой частой причиной появления отражений являются некачественные разъемы или их неправильная установка, а также применение разъемов и кабелей разного импеданса.
Стандартный импеданс видеокабелей составляет 75 Ом.
Затухание — показатель потерь энергии сигнала внутри кабеля. Каждый кабель имеет свои частотные свойства, поэтому ослабление на разных частотах тоже разное и чем частота выше, тем ослабление больше.
Сопротивление — показатель качества проводника, буквально показывающий, какая часть энергии сигнала превратится в тепло. Результат таких потерь — снижение уровня сигнала, а соответственно, динамической яркости изображения.
Сопротивление измеряется в омах (Om), и именуется иначе как сопротивление постоянному току или активное сопротивление. Для кабелей сопротивление указывается как Ом на 100 метров (Om/100m) или Ом на 1000 футов (Om/1,000 feet) и может именоваться также как погонное сопротивление.
Сопротивление зависит от материала проводника, его размеров и температуры.
Лучшие кабели имеют сигнальные проводники из химически чистой меди или покрываются тонким слоем серебра.
Емкость. По конструкции любой коаксиальный кабель — вытянутый конденсатор. Емкость измеряется в фарадах (F), а емкость кабеля в пикофарадах на метр (pF/m) или в пикофарадах на фут (pF/ft).
Емкость кабеля влияет на высокочастотные составляющие видеосигнала, то есть на четкость и детализацию изображения. Емкость определяется качеством диэлектрика и конструкцией кабеля. Этот параметр особенно важен при передаче цифровых сигналов.
Применяемые для систем видеонаблюдения коаксильные кабели всех видов (кабели снижения, магистральный кабель, распределительный кабель, абонентский кабель) должны иметь волновое сопротивление 75 Ом.
Условные обозначения отечественных коаксиальных кабелей согласно ГОСТу 11326.0.78 имеет следующий вид:РК.W-d-mn-q.
Первые две буквы (РК) указывают тип кабеля-радиочастотный, коаксиальный.
Первое число W означает величину номинального волнового сопротивления (50, 75, 100, 150, 200 Ом).
Второе число d соответствует номинальному диаметру изоляции округленному до меньшего ближайшего целого числа для диаметров более 2 мм (за исключением диаметра 2,95 мм, который округляется до 3 мм и диаметра 3,7 мм, который не округляется).
В зависимости от диаметра по изоляции кабеля подразделяются на субминиатюрные (до 1 мм), миниатюрные (1,5-2,95 мм), среднегабаритные (3,7-11,5 мм) и крупногабаритные (более 11,5 мм). Номинальный диаметр по изоляции коаксиального кабеля должен быть равен одной из величин следующего ряда:
0,15; 0,3; 0,6; 0,87; 1; 1,5; 2,2; 2,95; 3,7; 4,6; 4,8; 5,6; 7,25; 9; 11,5; 13; 17,3; 24; 33; 44; 60; 75 мм.
Для соединений между аппаратурой применяются в основном кабели от 5,6 до 7,5мм, для магистральных соединений применяются кабели 9-13 мм. Обычно самый лучший 11,5 мм.
Число «m» обозначает группу изоляции и категорию теплостойкости кабеля:
1-кабели со сплошной изоляцией обычной теплостойкости;
2-кабели со сплошной изоляцией повышенной теплостойкости;
3-кабели с полувоздушной изоляцией обычной теплостойкости;
4-кабели с полувоздушной изоляцией повышенной теплостойкости;
5-кабели с воздушной изоляцией обычной теплостойкости;
6-кабели с воздушной изоляцией повышенной теплостойкости;
7-кабели высокой теплостойкости.
Число « n» указывает на порядковый номер разработки.
В отдельных случаях в условное обозначение вводится дополнительная буква ( q) :
С — кабель повышенной однородности и фазовой стабильности;
Г — герметичный;
Б — имеет бронепокров;
ОП — имеет поверх оболочки вылетку стальных оцинкованных проволок.
Например: РК-75-4-11-С-это означает радиочастотный, коаксиальный с номинальным волновым сопротивлением 75 Ом, номинальным диаметром изоляции 4,6 мм, со сплошной изоляцией обычной теплостойкости, порядковый номер разработки 1, кабель повышенной однородности.
Маркировка и обозначения импортных кабелей устанавливается международными, национальными стандартами, а также собственными стандартами предприятий-изготовителей (наиболее распространённые серии марок RG, DG и др.)
При монтаже коаксиальных кабелей необходимо соблюдать минимальные радиусы изгиба (оговариваются в стандарте или ТУ на кабели разных марок).
Так, для кабеля РК-75-4-11 минимальный радиус изгиба при t> 5°C — 40 мм, а при t< 5°C — 70 мм.
Сгибать кабель под меньшим радиусом не рекомендуется. Следует также учитывать, что под действием собственного веса кабель вытягивается.
Это необходимо учитывать при прокладке кабеля (по вертикали) и между строениями. Его следует закреплять к стене (мачте) или вспомогательному тросу через каждые 1-2 м.
При хранении кабелей с воздушной и полувоздушной изоляцией их концы должны быть защищены от проникновения влаги внутрь кабеля, а при эксплуатации необходимо применять герметичные соединители.
Срастить два отрезка коаксиального кабеля можно разными способами включая пайку. Наиболее простой способ соединения пайкой с помощью проволочного бандажа показан на рис. 3-1. При этом часть изоляции кабеля не восстанавливается, что приводит к нарушению волнового сопротивления в месте пайки, кроме того, возрастают потери сигнала. Поэтому такой способ сращивания кабелей пригоден только на радиочастотах метровых волн (до 200…300 МГц). Однако его иногда приходится использовать при соединении синфазных антенн, сборке фильтров сложения и других устройств.
Свч разъёмы и тестовые платы
Моя работа в основном заключается в проектировании СВЧ устройств на основе печатных плат. Чаще всего мы используем разъёмы типа SMA, именно поэтому (а ещё потому,что они правда наиболее распространенные) мои прошлые публикации были на примере разъёмов SMA. (Автор этой статьи leka_engineer, ищите меня на Хабре и в Инстаграме)
Из всех типов разъёмов чаще всего я использую блочные фланцевые разъёмы (рис.1)
Коаксиально микрополосковый переход осуществляется таким образом с помощью дополнительного элемента — корпуса. Плюсы такого подхода: нет необходимости усиливать плату пластиной из металла или слоём стеклотекстолита, нет необходимости специального посадочного места на плате, а главное — возможность «улучшения» перехода, а именно внесения некоторых структурных дополнений для увеличения рабочей полосы частот.
Минусы, конечно, тоже имеются: дороговизна изготовления корпуса, время на изготовление корпуса (или «кроватки», оснастки), плюс, кто-то этот корпус должен спроектировать (или хотя бы начертить на коленке чертёжик), нужны винты (ну мало ли, вдруг кто-то ненавидит крутить?), а ещё невозможность использования плат разной длины.
Вопрос унификации (я про платы разной толщины) может пониматься двояко. С одной стороны краевые разъёмы почти все имеют зазор 1,73 мм, разъёмы под тонкие платы найти очень сложно, с другой — можно эти ножки обломать, что, конечно, не очень хорошо и подойдёт только для макета.
Что касается металлических корпусов, то посадочное место разъема, то есть его ось, должна быть на уровне полоска печатной платы. Получается, один тип корпусов подходит только под платы одной толщины ( — 0,1..0,2 мм)
Проблема разной длины плат решена с помощью набора длин, которые взяты за внутренний стандарт. Всё тестовые платы и прямые полоски (например дял проверки работы коаксиально-полоскового перехода или оценки потерь) изготавливаются только этих длин.
Проблема разной толщины плат решена с помощью разборной конструкции «основание стенки».
Теперь мои примеры:
Крышки из оргстекла очень удобны на этапе разработки и тестирования: можно легко определить, что внутри, на них удобно писать маркером пометки. Стоят дёшево, легко заменить на другую оргстеклянную крышку или крышку из металла. Защищают кристаллы и компоненты от случайных пальцев и гаек.
В прошлом посте я писала, что, если просто сделать рекомендованное посадочное место в стенке диаметром 4,2 мм (фторопласт разъёма 4,1-4,15 мм) , то переход будет работать с приемлемым КСВ примерно до 4ГГц. А выше в этой статье я писала, что переход можно улучшить. Как?
Посмотрите на рисунок 6 — можно заметить, что отверстие меньше 4,2 мм, а еще не видно белого фторопласта. Там есть ступенька, которая соответствует коаксиалу пин 1,27мм воздух 2,92 мм (можете проверить по калькулятору, или вспомнить стандарт разъёмов типа 2,92 мм). Именно такая структура отверстия в стенке позволяет достичь рабочей полосы частот до 14-15 ГГц.
Больше картинок в моём Инстаграме — ссылка в био.
Спасибо за внимание!
Ультразвуковая технология монтажа микроплат
Разработан процесс бесфлюсовой пайки микрополосковых плат под воздействием УЗ и инфракрасной (ИК) энергии и определены его оптимальные режимы. Паяемые поверхности плат размером 48×60 мм с металлизированным покрытием хром-медь и гальваническим покрытием золотом 3 мм или сплавом олово-висмут 6 мкм монтировались в корпуса модулей размером 110×54×20 мм.
Для осуществления процесса бесфлюсовой пайки микроплат к основанию корпус устанавливался между двумя УЗ-системами, расположенными соосно (рис. 3). Для надежной передачи энергии УЗ-колебаний корпусу волноводы обеих систем были прижаты к нему с усилием 100–150 Н.
Напряжение УЗ-частоты от генератора УЗГ5-0,4 поступало на обмотки магнитострикционных преобразователей, соединенных последовательно. Преобразователи настраивались на резонансную частоту с помощью параллельной схемы компенсации реактивного сопротивления преобразователей.
Корпус нагревался за счет ИК-энергии от двух кварцевых галогенных ламп КИ-220-1000, закрепленных в диффузных отражателях с экранами из алюминиевой фольги и охлаждаемых проточной водой. Температура измерялась с помощью хромель-копелевой микротермопары диаметром 0,4 мм, закрепленной на поверхности корпуса, выводы которой соединялись с электронным потенциометром КСП-4, управляющим напряжением питания ИК-ламп с помощью блока силовых реле.
Для бесфлюсовой УЗ-пайки микроплат в корпуса многофункциональных модулей СВЧ-диапазона разработана и изготовлена установка, состоящая из двух УЗ-систем, двух модулей ИК-нагрева, УЗ-генератора и программного устройства управления (рис. 4). Для повышения качества паяных соединений сведены к минимуму дифракционные явления и эффекты суперпозиции акустических волн за счет девиации частоты.
Оптимизирована толщина припоя в соединении и исключен эффект его распыления в местах подвода УЗ-колебаний. Для исключения воздействия ИК-излучения и УЗ-колебаний на обслуживающий персонал применено экранирование устройства. Рабочий диапазон УЗ-частот — 20–22 кГц с девиацией частоты 1 кГц. При температуре 150–250 °С и мощности УЗ-колебаний 0,4 кВт, ИК-нагревателей 2,0 кВт время пайки составляет не более 25 с.
Для эффективного разрушения оксидных пленок и равномерного смачивания всей поверхности платы припоем в корпусе создавали режим бегущей волны путем изменения длин волн на λ/16 и λ/32 или частоты на 1,2 и 0,6 кГц [7]. Плавную перестройку частоты генератора осуществляли с помощью блока девиации частоты.
Интенсивность ультразвука при средней частоте преобразователя 20 кГц и амплитуде колебаний 10 мкм составила 18,3·104 Вт/м2. Кавитационное давление в расплавленном припое измеряли кавитометром с помощью измерительного щупа, соединенного с пьезоэлектрическим преобразователем.
Кавитометр позволял измерять давление от 5 до 3·104 Па в кавитационной области размером 1,0·10–4 м2 в диапазоне частот работы УЗ-преобразователей от 18 до 50 кГц. Амплитуду колебаний контролировали с помощью виброметра.
Сплошность паяного шва проверяли на рентгенотелевизионном микроскопе МРТ-7. Прочность паяных соединений на сдвиг определяли на машине типа РП-100. Степень смачиваемости плат Sπ/Sо оценивали при отделении плат от корпуса с помощью подсчета площади, покрытой припоем, на микроскопе МБС-9 и исследовали в зависимости от амплитуды и частоты колебаний, времени воздействия, температуры пайки, усилия прижима плат к корпусу, толщины прокладки припоя.
Хорошее смачивание для всех видов покрытий и припоев достигнуто при амплитуде УЗ-колебаний, равной 10 мкм , что соответствовало выходному напряжению генератора 50 В и току подмагничивания 2 А. Увеличение амплитуды колебаний до 20 мкм не приводит к дальнейшему возрастанию степени смачивания, так как при значительной интенсивности УЗ-колебаний, вводимых в припой, в большей степени растут и процессы окисления припоя.
При амплитудах выше 20 мкм возможно распыление припоя в местах пучностей колебаний и загрязнение им поверхности плат. Достаточно высокая смачиваемость поверхности плат (98,5–99%) достигнута в течение 15 с воздействия ультразвука для припоя ПОС61 и гальванического покрытия платы сплавом олово-висмут.
Процесс смачивания припоем ПОС61 золотых покрытий сопровождается интенсивным растворением золота в припое со скоростью, достигающей при 250 °С 4 мкм/с, и образованием преимущественно хрупких интерметаллидов AuSn4 и AuSn2, что приводит к снижению прочности паяного соединения, особенно при термоциклировании.
При смачивании золотых покрытий припоем ПОИ50 происходит образование интерметаллидов как с оловом, так и с индием: AuIn, AuIn2 и др., что ухудшает смачивание плат. Большое значение имеет состояние паяемых поверхностей корпуса и плат, покрытых сплавом олово-висмут.
Смачиваемость гальванических матовых покрытий после длительного хранения (более 3 месяцев) значительно ухудшается вследствие процессов старения и окисления. Для восстановления паяемости рекомендовано оплавление покрытий либо в глицерине, либо с помощью инфракрасного излучения. Блестящие покрытия сохраняют паяемость в течение 12 и более месяцев.
Смачивание различных покрытий припоями в УЗ-поле в значительной степени определяется кавитационным давлением. Максимальное значение кавитационного давления 6,6 кПа достигнуто на резонансной частоте преобразователя 21,3 кГц. Изменение частоты на величину, соответствующую λ/16 , то есть на 0,6 кГц, снижает кавитационное давление в припое в среднем на 55%, но при этом величина кавитационного давления составляет 2,7–2,8 кПа и достаточна для эффективного удаления окисных пленок и осуществления бесфлюсовой пайки плат.
Наилучшая смачиваемость (до 99%) достигнута для ПОС61 и оловянно-висмутовых покрытий в диапазоне температур 220–240 °С, для ПОИ50 — в пределах 97,5% в интервале температур 160–180 °С, причем смачиваемость золотых и оловянно-висмутовых покрытий примерно одинакова [8].
Исследование паяного шва на микроскопе МРТ-7 показало, что слой припоя в соединении непрерывный, плотный и достаточно равномерный, без следов оксидов или неметаллических включений. Металлографические исследования микроструктуры паяных соединений платы с корпусом подтвердили наличие равномерной границы смачивания и образование диффузионных зон.
Значительная по размерам диффузионная зона, содержащая интерметаллические соединения золота, отмечена при пайке припоем ПОС61 гальванического золотого покрытия плат. Активация процесса пайки УЗ-колебаниями способствует измельчению зерна интерметаллических соединений и более равномерному их распределению в диффузионной зоне.
Исследования зависимости степени смачиваемости микроплат от времени воздействия УЗ-колебаний показали, что лучшее смачивание в течение 15 с получено для припоя ПОС61 и гальванического покрытия сплавом олово-висмут. Это объясняется лучшей жидкотекучестью ПОС61 по сравнению с ПОИ50, а также тем, что при пайке оловянно-висмутовых покрытий не происходит образования интерметаллидов, ухудшающих процесс смачивания, как у золотых покрытий.
Анализ зависимости степени смачиваемости от величины усилия прижима микроплаты к корпусу (рис. 5) показал, что оптимальным усилием в случае ПОС61 является 3–5 Н, для ПОИ50 — 1–2 Н. Это обусловлено различной вязкостью припоев в УЗ-поле и процессами внешнего трения между жидким припоем и поверхностями микроплаты и корпуса.
Оптимальными параметрами процесса УЗ бесфлюсовой пайки микроплат являются: частота колебаний 20–22 кГц; изменение частоты 1,2 кГц; температура для припоя ПОС61 220–240 °С, ПОИ50 150–170 °С; время 15–20 с; усилие прижима к корпусу (ПОС61 3–5 Н, ПОИ50 1–2 Н); толщина фольги припоя 120–150 мкм. Смачиваемость паяемых поверхностей припоем составляет не менее 97–98%.
Прочность паяных соединений плат с корпусом припоем ПОИ50, выполненных бесфлюсовой пайкой, для гальванических покрытий сплавом олово-висмут и золота составила 9,81 и 7,45 МПа, для ПОС61 — 19,8 и 8,3 МПа соответственно, что сравнимо с прочностью соединений, полученных при вибрационной пайке, и в 1,5–2 раза выше для флюсовой пайки плат.
Результаты исследований влияния амплитуды и времени воздействия ультразвука на рабочие параметры СВЧ-транзисторов типа 2Т3115Б, закрепленных на контактных площадках термокомпрессионной сваркой, показали, что изменение параметров транзисторов незначительно (5%), что вполне согласуется с известными данными теплового воздействия процесса пайки на рабочие параметры изделий электронной техники.
При монтаже микроплат в корпуса многофункциональных модулей УЗ-волна длиной λ1 имеет минимум колебаний примерно в середине изделия. Для того чтобы в данном месте обеспечить эффективное удаление окисных пленок с паяемых поверхностей корпуса и микрополосковой платы, необходимо подать колебания с длиной λ2 = λ1/2 с другой стороны изделия, что обеспечит в середине изделия пучность амплитуды.
Для улучшения смачивания припоем паяемых поверхностей микрополосковых плат с более равномерным распределением амплитуды УЗ-колебаний вдоль паяемой поверхности корпуса и образованием однородного по толщине и непрерывного паяного шва возбуждали в корпусе УЗ-колебания поочередно с диаметрально противоположных сторон корпуса с длинами волн, взятыми в соотношении λ1/λ2 = 1–4 и амплитудами колебаний в соотношении А1/А2 =1–4.
где ρс — волновое сопротивление материала корпуса, S — площадь основания корпуса, то уменьшение длины волны УЗ-колебаний вызовет соответственно увеличение частоты колебаний.
Часть энергии, которая переносится УЗ-волнами, поглощается средой, и амплитуда звукового давления уменьшается по закону:
где ΔPo — амплитуда давления входящих в среду волн, ΔPd — амплитуда после прохождения расстояния d, dе — расстояние, на котором амплитуда давления уменьшается в e раз.
Распространение бегущей УЗ-волны при ее девиации приведено на рис. 6. При длине, равной λ/4 и 3λ/4, амплитуда колебаний равна нулю. Вследствие девиации частоты на λ/8 происходит смещение максимумов и узлов колебаний относительно длины корпуса, что позволит достигнуть высокой смачиваемости поверхности платы припоем (рис. 7).
Возбуждение УЗ-колебаний возможно осуществлять и в импульсном режиме с частотой импульсов 0,5–10 Гц скважностью от 2 до 6 с целью исключения образований суперпозиций волн, приводящих к образованию узлов и пучностей амплитуды смещений в припое, а также значительных циклических напряжений в паяемом изделии.
Это обеспечивает одновременное разрушение оксидных пленок по всей паяемой поверхности микрополосковой платы за счет развития однородного кавитационного процесса в расплавленном припое и создает условия для более полного смачивания припоем поверхности платы между нею и основанием корпуса без применения флюсов.
На частоте УЗ-колебаний, подаваемых от одного генератора 22 кГц, длина волны λ1 составляла 0,28 м, а амплитуда колебаний волновода — 20 мкм. Частота другого генератора составляла 44 кГц, длина волны λ2 0,14 м, а амплитуда колебаний — 15 мкм.
Эффективность процесса УЗ-пайки микроплат заключается в повышении качества паяных соединений за счет улучшения смачивания припоем паяемых поверхностей плат, образования однородного по толщине и непрерывного паяного шва, исключения использования флюса.
Достигнуто увеличение эксплуатационной надежности и долговечности изделий за счет уменьшения теплового сопротивления контакта плата-корпус и увеличения теплоотвода от элементов платы, и как результат, повышения в 3–5 раз стойкости изделия к циклическим, механическим и тепловым нагрузкам.
