Яцуненко А Г, Джевінскій В П, Вінтман 3 Л Інститут технічної механіки (ІТМ) НАН і НКА України вул Ляшко-Попеля, 15, м Дніпропетровськ, 49005, Україна тел: 056 – 7135341, e-mail: anatoly@rameddpua Покатаєв В Н

Державне конструкторське бюро «Південне» ДКБП м Дніпропетровськ, Україна тел: +38 (0562) 384792, e-mail: info@yuzhnoyecom

Анотація – Представлені оригінальні конструкторські та технологічні рішення, що дозволили створити мініатюрні сверхмалогабарітние генераторні модулі (ГМ) для КВЧ терапії Показані технологічні можливості гальванопластичного ізготавленія і монтажу ква-зімонолітних хвилеводних пристроїв без стикувальних зєднань Показана можливість гальванопластичного зрощування різних матеріалів, а також вращіванія в хвильове конструктиви відповідних виробів

I                                       Введення

Основними вимогами, що предявляються до волноведущей системам, як раніше залишаються висока точність і повторюваність внутрішніх розмірів (каналів), а також чистота їх обробки Так, допуски на розміри каналів хвилеводів міліметрового діапазону становлять від 0,005 до 0,01 мм Задоволення таких жорстких вимог при виконанні хвилеводних каналів традиційними методами формоутворення (точне лиття, механічна обробка, протяжка) повязане зі значними трудовитратами і складнощами, особливо, на вигнутих, скручених ділянках, а також ділянках змінного перерізу

Крім усього іншого, металевий хвилевід володіє великою масою

Забезпечення необхідної міцності при виготовленні та експлуатації хвилеводних виробів накладає відчутні обмеження на товщину стінок хвилеводів, що, в свою чергу, обмежує можливості полегшення і мініатюризації конструкцій

Для зменшення електричних втрат внутрішня поверхня хвилеводу повинна мати мінімально можливу шорсткість і дрібнозернисту структуру, гарну електропровідність і корозійну стійкість

Важливе значення має також економічний чинник, тобто собівартість, яка залишається вельми високою через значні витрати, повязаних зі складністю виготовлення, енергоспоживанням виробництва, витратою кольорових і дорогоцінних металів

Актуальність створення недорогих пристроїв КВЧ-діапазону зі значно поліпшеними масогабаритними характеристиками, у світлі вищесказаного, не викликає сумнівів

II                              Основна частина

Розробка апаратури, елементів і систем СВЧ – і КВЧ-діапазонів повязана з цілим рядом характерних особливостей, визначених, як конструктивними, так і фізичними параметрами виробів, і може бути успішно здійснена за умови виконання специфічних вимог, пропонованих до НВЧ і КВЧ пристроїв, а саме:

– вони повинні мати високу механічну міцність при мінімальних габаритах, масі і вартості при масовому виготовленні, технологічність, простоту виготовлення, високу надійність зєднань окремих вузлів за умови зручності їх складання, розбирання та обслуговування при експлуатації

– застосовувані метали та покриття повинні мати достатню міцність і корозійну стійкість

– вживані матеріали, способи і точність їх обробки і ступінь чистоти струмонесучих поверхонь повинні забезпечувати високу електричну провідність, що гарантує найменші втрати енергії в лініях передачі

– їх конструктивне виконання повинно забезпечувати мінімальну загасання енергії усередині лінії передачі на кордоні зєднань за умови досить хорошого узгодження та екранування, що гарантує відсутність випромінювання енергії

Застосовувані в даний час традиційні коаксіальні, полоськовиє і хвильове лінії передачі при виготовленні мікрохвильовок і КВЧ-пристроїв, вже не відповідають сучасним вимогам, що предявляються до многофункціональним системам Вони вимагають значних витрат часу і коштів при їх виготовленні, дуже часто громіздкі і складні в експлуатації

Альтернативою існуючим конструктивним і технологічним принципам розробки і виготовлення НВЧ-і КВЧ-пристроїв може бути принципово нова хвилеводно-інтегральна технологія, що базується на основі багатошарової гальванопластики з елементами гальванопластичного монтажу

У ІТМ така технологія розроблена, зокрема, для виготовлення сверхмалогабарітних генераторних модулів (та інших виробів) методом багатошарової гальванопластики та гальванопластичного монтажу, з використанням матриць багаторазового використання, що знижує вартість виробів і дозволяє отримувати модулі з ідентичними характеристиками Крім того, є можливість осаджувати кілька шарів металів (наприклад, основний шар з міді або срібла і несучий шар з нікелю або електролітичного інвару) Такий підхід дозволяє отримувати елементи і вузли генераторних модулів (наприклад, стабілізуючого резонатора) з наперед заданим коефіцієнтом лінійного розширення Крім того, запропонована технологія багатошарової гальванопластики дозволяє виготовляти багатофункціональні пристрої без традиційних стикувальних вузлів, причому, активний елемент може врощує в генератор як елемент конструкції Це фактично дозволяє виготовляти генераторні модулі в віл-новодно-інтегральному виконанні

Запропонована технологія безвідходна, вона дає значну економію дефіцитних матеріалів, забезпечує отримання монолітних, досить міцних виробів, виконаних з високою точністю при практично нульовий шорсткості внутрішніх поверхонь, що володіють хорошою електропровідністю і високою корозійною стійкістю

Багатошарове електроосадження металів дозволяє виготовляти СВЧ-і КВЧ-пристрої з будь-якими, наперед заданими електричними і теплофізичними характеристиками

Технологія багатошарової гальванопластики з елементами гальванопластичного монтажу, володіючи унікальними можливостями, дозволяє:

– виготовляти пристрої будь-якої складності шляхом електрохімічного зрощування окремих деталей і вузлів, що входять до складу виробів

– врощує в металевий шар металеві та неметалеві деталі і вузли заданої конфігурації

– регулювати товщину шару електролітично обложеного металу на будь-якій ділянці лінії передачі

Все це дозволяє отримувати ГМ з поліпшеними масогабаритними і показниками міцності, які можуть знайти застосування як в бортових телекомунікаційних системах різного призначення так і в медичних комплексах, що використовують електромагнітні хвилі КВЧ-діапазону

Головна перевага запропонованої технології полягає в значному зниженні вартості, масо-габаритних характеристик і в можливості виготовлення ідентичних монолітних волноводноінтегральних пристроїв НВЧ і КВЧ діапазонів

Ha малюнку 2 показаний ГМ в розрізі (в корпусі)

Рис 1 Лікувально-діагностичний апарат Рамед ЕКСПЕРТ – 01 і мініатюрні випромінювачі для КВЧ терапії

Fig 1 Medical-diagnostic apparatus RAM ED EXPERT- 01 and miniature irradiators for millimeter-wave therapy

Гальванопластичного монтаж передбачає розробку нових схемних і конструктивних рішень і складання елементів і вузлів ГМ на матриці багаторазового використання За допомогою цієї технології нами вже виготовлені зразки ГМ Як приклад можна привести мініатюрний генератор на 42,2 ГГц, який важить всього 8 грамів Він застосований в одному з лікувально-діагностичних апаратів-Рамед ЕКСПЕРТ – 01, який показаний на малюнку 1 (у центрі) На цьому ж малюнку показані і два інших мініатюрних випромінювача, застосовані в апаратах серії Рамед ЕКСПЕРТ, які додатково містять рупорні антени і розвязки

Рис 2 Конструкція генераторного модуля:

1-корпус 2 – гвинт підлаштування 3 – радіатор

4 – хвилевід 5 – кабель живлення 6 – діод Ганна

7 – фільтр

Fig 2 Oscillator module design:

1            – housing 2 – trimming screw 3 – radiator

4   – waveguide 5 – power supply cable 6 – Gunn diode

7-filter

Крім показаного ГМ, нами розроблений і виготовлений і ряд інших СВЧ-і КВЧ-пристроїв У тому числі ретранслятори, приемопередающие модулі, радіомаяки

Результати проведеної дослідницької та практичної роботи, в цьому напрямку, підтверджують, що вироби, виготовлені за пропонованою технологією із застосуванням матриць багаторазового використання, не тільки володіють позитивними якостями традиційних хвилеводних систем, але і по своїх технічних, експлуатаційних та іншим характеристикам, перевершують їх, не маючи при цьому, притаманних їм недоліків

III                                  Висновок

Доведено, що ця технологія дозволяє підвищити якість, надійність і технологічність виробів, знизити їх вартість, зменшити їх масу в 10 – 100 разів, а габарити в 2-4 рази

Наведені вище аргументи обєктивно переконують у тому, що пропонована технологія може бути успішно використана при виготовленні виробів певного призначення в космічній галузі (ретранслятори, приемопередающие модулі, маяки тощо), при виготовленні різних систем для звязку і навігації, а також в певних перспективних галузях наукової та практичної медицини

SUBMINIATURE OSCILLATOR MODULES FOR MILLIMETER-WAVE THERAPY AND TECHNOLOGY FOR THEIR MANUFACTURING

Yatsunenko A G, Dzhevinsky V P, Vintman Z L

Institute of Technical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine and the National Space Agency of Ukraine

15 Lyashko-РореГ St, Dnepropetrovsk, 49005, Ukraine Ph: +38 (056) 7135341, e-mail: anatoly@rameddpua Pokataev VN

State Design Office «Yuzhnoye»

GKBYu, Dnepropetrovsk, Ukraine Ph: +38 (0562) 384792, e-mail: info@yuzhnoyecom

Abstract – Presented in this paper is the unique design and engineering solutions, which have made it possible to create subminiature oscillator modules for millimeter-wave therapy The feasibility of the electroforming-based manufacturing and assembly of quasimonolithic waveguide devices without butt joints is demonstrated

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р