RU130150U1 - SEALED ADAPTER IN THE FREQUENCY RANGE 0-40 GHz - Google Patents

Abstract

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 ε - диэлектрическая проницаемость стекла.A sealed adapter in the frequency range 0-40 GHz, containing a metal casing soldered to a glass insulator, the inner surface of which is the outer conductor of the coaxial transmission line, and a metal conductor, which is the central conductor of the line, characterized in that the casing and conductor are made of 29NK alloy and are coated with a wear-resistant alloy, and in the junction area, the diameters of the outer D and central d conductors are determined from the relation:, where ε is the dielectric constant of the glass.

Description

Полезная модель относится к электронной технике, а именно к конструкции соединителей для герметичного внутри блочного и межблочного соединения радиотехнических устройств в диапазоне сверхвысоких частот.The utility model relates to electronic equipment, namely to the design of connectors for tight inside the block and interblock connection of radio devices in the microwave range.

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.Known connector type GPO in the frequency range 0-40 GHz, created by Coming Gilbert Inc., USA in the 1980s, in which the connection of the plug and socket is snap-on, push-on [1] . The connector meets the requirements of the standard MIL STD 348, Fig. 326 and specifications DESC 94007 and 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.Known coaxial sealed connector in which the outer and central conductors made of metals differing in the coefficient of thermal expansion are soldered to the glass insulator along contacting surfaces [2]. The connector is a low-frequency input in an extended temperature range (+ 250 ... -60 ° C). However, it cannot be used to operate in the microwave range, since its wave impedance is not designed for the standard value of 50 Ohms required in microelectronic technology. The values of VSWR and high-frequency losses are not the subject of this patent.

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].Known hermetic connection of boards in the frequency range 0-40 GHz, in which metal-glass bushings (Glass seal, No. 920-157), soldered into each of the blocks, are located in the center of the metal flange parts (shrouds, No. 5280-1502-000) with an internal snap-on geometry, which are screwed to the housings of the radio blocks. The blocks are connected using the socket-to-socket adapter (bullet adapter, No. 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.The disadvantages of this connection are the complexity of manufacturing: the use of three elements with strictly coaxial arrangement, the need for a large thickness of the wall of the board for installing screws, as well as a large amount of space: connections.

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.The closest analogue (prototype) of the proposed utility model is a sealed adapter No. 0119-783-1 from Coming Gilbert Inc. for intra-unit and inter-unit connection in the frequency range 0-40 GHz.

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».The main drawback of this design is the complexity of manufacture, since the adapter consists of a separate metal case with an external thread and a sealed plug connector soldered into it with an interface (internal geometry) that provides a snapping lock.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в упрощении конструкции адаптера, его миниатюризации и в улучшении удобства применения.The technical result of the proposed utility model is to simplify the design of the adapter, its miniaturization and to improve ease of use.

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:The technical result is achieved by the fact that a sealed adapter with a coaxial transmission line in the frequency range 0-40 GHz contains a metal case soldered to a glass insulator, the inner surface of which is the outer conductor of the line, and which is the central conductor of the line, having pins at the ends, characterized in that the casing and the conductor are made of 29NK alloy and are coated with a wear-resistant alloy, and in the junction area the diameter of the outer D and the diameter of the central conductor d are determined from the ratio:

где ε - 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.

where ε is the dielectric constant of glass. The central conductor at one or both ends may have sockets. The interface (connection area) of the sealed adapter allows you to click into the mating cable connector.

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.The design of the coaxial line having the outer and central conductors soldered to the C52-1 glass insulator, the diameters of which are determined from the indicated ratio, provides not only sealing of the adapter, but also achievement of its optimal matching parameters in the frequency range 0-40 GHz.

Наружный и центральный проводники изготовлены из сплава 29НК для получения надежного согласованного спая с этим стекломThe outer and central conductors are made of 29NK alloy to obtain a reliable matching junction with this glass

Предлагаемая конструкция герметичного адаптера поясняется чертежом На фиг.1 представлена конструкция предлагаемого адаптера «вилка - вилка», где:The proposed design of the sealed adapter is illustrated in the drawing. Figure 1 shows the design of the proposed adapter "plug-plug", where:

корпус - 1,building 1,

изолятор - 2,insulator - 2,

центральный проводник - 3.central conductor - 3.

ПримерExample

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 ε 5,1.The housing 1 and the central conductor 3 are made of 29NK alloy and coated with a wear-resistant alloy of gold-cobalt H3. Zl-Co (99.7) 3, a thickness of 2-3 microns. The inner diameter of the housing 1, and therefore the diameter D of the outer conductor, is 1.95 mm, and the diameter d of the central conductor is 0.3 mm. The housing 1 and the conductor 3 are soldered by an insulator 2 made of glass C52-1 with a dielectric constant of ε 5.1.

Предлагаемый герметичный адаптер работает следующим образом.The proposed sealed adapter operates as follows.

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.The sealed adapter is screwed into the wall of the block body and sealed in the case by soldering with POS-61 solder at a temperature of 210-230 ° С. A cable assembly connector is inserted and snapped into the soldered sealed adapter inside the unit case. To connect the second block to the sealed adapter outside the block body, insert and snap into it the connector of the inter-unit cable assembly.

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].It is known that the limiting frequency

adapter, like any coaxial connector, is determined by the diameters of the outer D and inner d conductors of its coaxial line and the dielectric constant e of the glass insulator:

[4, p. 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 ε=4,1, на меньших частотах применяют стекло Coming 7052 с ε=4,9. В нашей стране эти стекла не производят, и поэтому из выпускаемых отечественных стекол возможно применение только стекла С52-1 с ε=5,1 на частоте 40 ГГц.It follows that to expand the frequency range it is necessary to reduce the size of the coaxial line and use a glass insulator with the lowest possible dielectric constant. Abroad, for the frequency range 0-65 GHz, Coming 7070 borosilicate glass with ε = 4.1 is used, at lower frequencies, Coming 7052 glass with ε = 4.9 is used. In our country, these glasses are not produced, and therefore only domestic glasses C52-1 with ε = 5.1 at a frequency of 40 GHz can be used from domestic glasses.

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 ε [4, с.25]:In addition, to reduce reflections in the coaxial line and obtain an VSWR adapter close to unity, it is necessary that the wave resistance in each section of the line be equal to 50 Ohms. The wave resistance Z is also determined by the diameters of the conductors D and d of the coaxial line and the dielectric constant of the glass insulator ε [4, p.25]:

При ε=5,1 из этой формулы следует, что

For ε = 5.1, this formula implies that

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.Outside the junction, the center conductor has a standard diameter of 0.4 mm, set by international standards for similar connectors like GPO and SMP with a limit frequency of 40 GHz.

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.The insulator is soldered directly into the adapter housing without the use of intermediate parts. The central conductor is stepped and also soldered into the insulator and can end on both ends with a pin (plug-to-plug adapter), a socket (socket-to-socket) or a pin at one end and a socket at the opposite end (a plug-socket) . The adapter’s metal surfaces are coated with a wear-resistant gold-cobalt alloy over the nickel sublayer.

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.The proposed adapter is 1.6 times shorter than the foreign analogue, which allows to reduce the wall thickness of the housing of the radio unit in which it will be used, and to reduce the weight of the unit.

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.An experimental study of the main parameters of the proposed adapter, performed using the Anritsu MS4640A vector chain analyzer 0.01-40 GHz, showed that in the frequency range 0-40 GHz its maximum VSWR is not more than 1.60, and the magnitude of high-frequency losses is less than 0.50 dB, that meets the requirements of the international standard DSCC 94008.

№п.п.No. p. Диапазон частот, ГГцFrequency Range, GHz 0-180-18 18-26,518-26.5 26-3126-31 4040 DSCC 94008DSCC 94008 1one Максимальный КСВНMaximum VSWR 1,301.30 1,311.31 1,451.45 1,61,6 1,71.7 22 Максимальная величина высокочастотных потерь, дБMaximum value of high-frequency losses, dB 0,260.26 0,300.30 0,400.40 0,480.48 0,550.55

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.The proposed adapter is 1.6 times shorter than the foreign analogue, which allows to reduce the wall thickness of the housing of the radio unit in which it will be used, and to reduce the weight of the unit.

Источники информацииInformation sources

1. Microwave Catalog Coming Gilbert №0-1400-598,2001.1. Microwave Catalog Coming Gilbert No. 0-1400-598,2001.

2. Герметичный соединитель. Патент РФ 2171523 С1, приоритет от 19.04.20002. Sealed connector. RF patent 2171523 C1, priority from 04/19/2000

3. SMP Series Microminiature Coaxial Connectors. Applied Engineering Products. Catalog №127-6. v1.0 10-1-04.3. SMP Series Microminiature Coaxial Connectors. Applied Engineering Products. Catalog No. 127-6. v1.0 10-1-04.

4. К.Джуринский. Миниатюрные коаксиальные радиокомпоненты для микроэлектроники СВЧ. Издание второе. М.: Техносфера, 2006.4. K. Dzhurinsky. Miniature coaxial radio components for microwave microelectronics. Second Edition. M .: Technosphere, 2006.

Claims (1)

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:A sealed adapter in the frequency range 0-40 GHz, containing a metal casing soldered to a glass insulator, the inner surface of which is the outer conductor of the coaxial transmission line, and a metal conductor, which is the center conductor of the line, characterized in that the casing and conductor are made of 29NK alloy and covered with a wear-resistant alloy, and in the junction area, the diameters of the outer D and central d conductors are determined from the ratio:

,

, где ε - диэлектрическая проницаемость стекла.

where ε is the dielectric constant of glass.

Images