Оснащение производства
Лаборатория и Тестирование
Связь и Телекоммуникации
Безопасность и Спецтехника
Энергетика и Электротехника
Что делает волноводный фланец
Фланец закрепляют на конце волновода пайкой или сваркой. В его центре — окно точно по внутреннему сечению трубы, вокруг — отверстия под крепёж, у фланцев миллиметрового диапазона ещё и направляющие штифты. Через плоскость стыка текут поверхностные токи стенок волновода, поэтому любая щель или смещение окон работает как неоднородность: часть волны отражается (растёт КСВН), часть просачивается наружу.
Отсюда три требования к стыку. Окна соседних узлов должны совпадать по размеру и оси — это задают сечение и штифты. По периметру окна нужен непрерывный электрический контакт — это дают плоскость фланца и проводящая прокладка. Если тракт наддувают сухим воздухом или азотом, стык должен быть герметичным — для этого фланец с канавкой и уплотнительное кольцо. Материал фланца выбирают по волноводу: медный волновод паяют с медным фланцем, алюминиевый — с алюминиевым.
Четыре системы обозначений
Сечение волновода в мире описывают почти одинаково, а фланцы — по-разному. В спецификациях и на чертежах встречаются четыре системы, и в одном тракте нередко соседствуют узлы разных стандартов.
IEC 60154: буквы и R-номер
Международный стандарт IEC 60154 обозначает сечение буквой R и числом — R100, R140, R32. Число примерно соответствует частоте в сотнях мегагерц внутри рабочей полосы: R100 — волновод около 10 ГГц, то есть WR90. Перед R стоят буквы фланца. Первая — тип стыка: U — плоский без канавки, P — с канавкой под уплотнение, C — дроссельный. Вторая — форма: B — квадратный, D — прямоугольный. Так получаются UBR100, PBR100, UDR70, PDR32. Квадратные фланцы типичны для сечений до WR112, прямоугольные — для крупных сечений.
В таблицах исполнений KADAMM фланец указан буквенным кодом FBP, FBM, FDP, FDM с тем же R-номером, а рядом в скобках — эквивалент IEC: FBP100 = UBR100, FBM100 = PBR100, FDP70 = UDR70, FDM84 = PDR84. Пример — волноводные фильтры нижних частот KADAMM ФНЧ-В: у каждого исполнения указан фланец вида FBP120 (UBR120) или FDP70 (UDR70).
MIL-DTL-3922: номера UG
Американская система присваивает каждому фланцу номер детали UG-…/U. Номер не раскрывает конструкцию: плоский и дроссельный фланцы одного сечения имеют разные номера, на номер влияет и материал. Для WR90 плоский латунный фланец — UG-39/U, алюминиевый — UG-135/U, дроссельный — UG-40/U. В миллиметровом диапазоне вместо квадратных применяют круглые прецизионные фланцы со штифтами: UG-383/U для WR22 и WR19, UG-385/U для WR15, UG-387/U для WR12, WR10 и более мелких сечений вплоть до WR5.
EIA CPR: крупные сечения
Для сечений от WR112 и крупнее, на которых строят фидеры радиорелейных станций и радаров L-, S- и C-диапазонов, широко распространены фланцы CPR — тонкие прямоугольные, с отверстиями по контуру. Буква в конце обозначения задаёт тип: CPR137F — плоский, CPR137G — с канавкой под прокладку. Фланцы CPR и прямоугольные фланцы IEC (UDR, PDR) одного сечения относятся к разным стандартам: совпадение отверстий проверяют по чертежу.
ГОСТ 13317-89: сечения в миллиметрах
Отечественная аппаратура обозначает волновод размером сечения в миллиметрах: 23×10, 16×8, 72×34. Присоединительные размеры элементов соединения СВЧ-трактов радиоизмерительных приборов, в том числе волноводных фланцев, устанавливает ГОСТ 13317-89; фланцы бывают контактные (плоские) и дроссельные. Сечения близки к WR, но совпадают не всегда. 23×10 и WR90 (22,86×10,16 мм) расходятся на десятые доли миллиметра, а у 11×5,5 и WR42 (10,67×4,32 мм) узкая стенка различается больше чем на миллиметр: такие узлы соединяют через волноводный переход между сечениями. Отверстия фланцев ГОСТ под метрический крепёж, фланцев UG и CPR — под дюймовый, поэтому даже при совпадении сечений крепёж и рисунок отверстий сверяют по чертежу.
С канавкой или без: плоский, уплотнённый и дроссельный
Плоский фланец (cover; IEC U…, CPR…F, контактный по ГОСТ) — самый распространённый. Два плоских фланца касаются друг друга лишь в отдельных точках, поэтому между ними ставят проводящую прокладку: она заполняет микронеровности и восстанавливает контакт по всему периметру окна. Вырез прокладки должен точно повторять окно: выступ внутрь сам становится неоднородностью, вырез больше окна оставляет щель.
Фланец с канавкой (IEC P…, CPR…G) несёт кольцевую канавку под уплотнительное кольцо. При стягивании кольцо сжимается и герметизирует стык — так тракт держит избыточное давление сухого воздуха или азота, которым его защищают от влаги (как выбрать дегидратор). Фланец с канавкой стыкуют с плоским; электрический контакт обеспечивает плоскость фланцев, герметичность — кольцо.
Дроссельный фланец (choke; IEC C…) устроен иначе: на его торце вокруг окна проточена кольцевая канавка глубиной около четверти длины волны. Вместе с узким зазором в плоскости стыка она образует короткое замыкание по СВЧ прямо на краю окна, и сплошной гальванический контакт не нужен. Такой стык терпит небольшой зазор и загрязнение поверхности, но сильнее зависит от частоты. Дроссельный фланец ставят только против плоского; два дроссельных фланца не стыкуют.
| Пара фланцев | Стыкуется | Что поставить в стык |
|---|---|---|
| плоский + плоский | да | проводящая прокладка под тип фланца |
| плоский + с канавкой | да | уплотнительное кольцо в канавку; для давления — обязательно |
| дроссельный + плоский | да | кольцо в канавку дроссельного фланца, если она предусмотрена |
| дроссельный + дроссельный | нет | заменить один фланец на плоский |
| IEC + UG или CPR одного сечения | по чертежу | сверить рисунок отверстий и крепёж; при расхождении — переход |
| ГОСТ (мм) + WR | по чертежу | сверить сечение окна; при различии — переход между сечениями |
Таблица соответствий фланцев по сечениям WR
Таблица связывает типоразмер WR с R-номером IEC, обозначениями фланцев и ближайшим отечественным сечением. Полоса — по таблице исполнений прокладок KADAMM ПФВ-П. Прочерк означает, что типового фланца в этой системе нет или он не применяется.
| WR | IEC | Полоса, ГГц | IEC: плоский / с канавкой | EIA | MIL UG: плоский / дроссельный | Сечение ГОСТ, мм |
|---|---|---|---|---|---|---|
| WR650 | R14 | 1,13–1,73 | UDR14 / PDR14 | CPR650 | — | — |
| WR430 | R22 | 1,72–2,61 | UDR22 / PDR22 | CPR430 | — | — |
| WR340 | R26 | 2,17–3,30 | UDR26 / PDR26 | CPR340 | — | — |
| WR284 | R32 | 2,60–3,95 | UDR32 / PDR32 | CPR284 | — | 72×34 |
| WR229 | R40 | 3,22–4,90 | UDR40 / PDR40 | CPR229 | — | — |
| WR187 | R48 | 3,94–5,99 | UDR48 / PDR48 | CPR187 | — | 48×24 |
| WR159 | R58 | 4,64–7,05 | UDR58 / PDR58 | CPR159 | — | 40×20 |
| WR137 | R70 | 5,38–8,17 | UDR70 / PDR70 | CPR137 | — | 35×15 |
| WR112 | R84 | 6,57–9,99 | UBR84 / PBR84 | CPR112 | UG-51/U / UG-52/U | 28,5×12,6 |
| WR90 | R100 | 8,20–12,40 | UBR100 / PBR100 | — | UG-39/U / UG-40/U | 23×10 |
| WR75 | R120 | 9,84–15,0 | UBR120 / PBR120 | — | — | 19×9,5 |
| WR62 | R140 | 11,9–18,0 | UBR140 / PBR140 | — | UG-419/U / UG-541/U | 16×8 |
| WR51 | R180 | 14,5–22,0 | UBR180 / PBR180 | — | — | 13×6,5 |
| WR42 | R220 | 17,6–26,7 | UBR220 / PBR220 | — | UG-595/U | 11×5,5* |
| WR34 | R260 | 21,7–33,0 | UBR260 / PBR260 | — | — | — |
| WR28 | R320 | 26,5–40,0 | UBR320 / PBR320 | — | UG-599/U | 7,2×3,4 |
| WR22 | R400 | 32,9–50,1 | круглый | — | UG-383/U | — |
| WR15 | R620 | 49,8–75,8 | круглый | — | UG-385/U | — |
| WR10 | R900 | 73,8–112 | круглый | — | UG-387/U | — |
* Сечение 11×5,5 мм отличается от WR42 по узкой стенке — без перехода не стыкуется. У остальных пар размеры близки, но рисунок отверстий и крепёж у фланцев разных стандартов разный. Номера UG, кроме круглых и UG-595/U, UG-599/U, приведены по справочным данным; конкретный номер зависит от материала фланца. Полный ряд жёстких волноводов — в разделе «Жёсткие прямоугольные волноводы», а о самих типоразмерах WR — в статье «Волновод: что это, типоразмеры WR и как выбрать».
Как подобрать фланец, прокладку и заглушку
- Сечение и полоса. Рабочие частоты должны лежать внутри полосы сечения с запасом от частоты отсечки.
- Тип ответного фланца. Обозначение IEC, UG, CPR или ГОСТ берут из документации ответного узла; если его нет — нужен чертёж или замер: размеры фланца, рисунок и диаметр отверстий, наличие канавки и штифтов.
- Давление. Тракт под наддувом — хотя бы один фланец пары с канавкой и кольцо KADAMM ПФВ-К по размеру канавки.
- Прокладка. Для плоской пары — проводящая прокладка KADAMM ПФВ-П под тот же тип фланца: прокладка от фланца другого типа не даст контакта по периметру.
- Материал и покрытие. Медь или алюминий — как у волновода; покрытие прокладки (серебрение, золочение) защищает контакт от окисления.
- Защита на время хранения и монтажа. Открытые фланцы закрывают заглушками KADAMM ПФВ-З под свой тип фланца.
Если фланец нестандартный — например, квадратный фланец своего размера на сечении 23×10 мм — заглушку и прокладку изготавливают по чертежу: пришлите его вместе с сечением и рабочей полосой. Стык волновода с коаксиальным трактом выполняют через коаксиально-волноводный переход с тем же фланцем, что у тракта. Все прокладки, кольца и заглушки собраны в разделе «Прокладки, кольца и заглушки волноводных фланцев».
Что указать в заявке: сечение (WR или мм), обозначение ответного фланца или чертёж, нужна ли герметизация и под каким давлением, материал волновода, количество стыков.
Фланцы и принадлежности KADAMM
