Comments 42
Это вполне логично: при сохранении геометрии работает только тонкий слой серебра, остальное неважно алюминий или пластик. Хотелось бы увидеть ответы на более важные вопросы: Как рассчитывали фильтр? Как покрывали серебром, какой толщины покрытие получилось? С какой точностью необходимо выдерживать размеры для достижения такой АЧХ? Есть ли какие-то хитрости в соединении половинок между собой? Спасибо!
Разница между алюминием и пластиком с нанесённым алюминием таки есть. Она вызвана диэлектрической проницаемостью пластика. В первом приближени там цифра порядка 2 для относительной диэлектрической проницаемости. А это значит, что длина волны бегущей в слое между металлом и пластиком может сократиться в sqrt(2) = 1.4 раза.
В конструкциях антенн современных мобильных телефонов, например, GPS-антенн, в частности, широко используется керамика с очень высокими коэффициентами относительной диэлектрической проницаемости, что позволяет пропорционально уменьшить размер антенны (https://ru.wikipedia.org/wiki/Коэффициент_укорочения).
Но, это всё касается волны бегущей между диэлектриком и металлом. А в обсуждаемом резонаторе волна внутри полости, где воздух. Там укорочение действовать не будет. Но для волн распространяющихся снаружи резонатора, по его внешней поверхности -- будет. Поэтому пластиковый резонатор покрытый слоем алюминия не совсем эквиэвалентен изготовленному из цельного куска алюминия. В нормальной ситуации волна конечно не должна распространяться по внешней поверхности резонатора, но как оно на самом деле -- вопрос автору.
Вы правильно пишите, что " …в обсуждаемом резонаторе волна внутри полости, где воздух...".
Какая будет диэлектрическая проницаемость пластика не имеет значения.
"...но как оно на самом деле -- вопрос автору..."
В статье приведены экспериментальные графики, из которых видно, что на самом деле оно одинаково.
На тему, как рассчитать волноводный фильтр, можно отдельную статью писать, возможно, если руки дойдут напишу, вообще по этой тематики в интернете много информации. Одна из целей этой статьи поделится реальным опытом что волноводные конструкции из пластика — это вполне жизнеспособная технология.
Толщину покрытия для производства задавал 18 мкм, сколько по факту вышло не скажу. При расчете геометрию фильтров округляю до 0,001 мм. Чтобы получить такую АЧХ точность должна быть лучше, чем 0,01 мм. Сколько по факту точность получилась не скажу, и я еще не имел опыта общения с тем, кто реально точность изготовления волноводных фильтров проверял в цифрах, а не на глаз. С высокой степенью вероятности детали фильтров из пластика и алюминия делались на одном станке.
В целом хитростей соединения половинок у данного фильтра немного (в других конструкциях их больше), половинки должны соединятся без смещения друг относительно друга. Точность позиционирования можно контролировать штифтами, но по факту их скручивали на глаз.
_
Интересно, как будут изменятся параметры от времени и температуры и мех. деформации?
Пару суток поморозили до минус 30 дальше некоторое время на плюс 50…60. После возвращения к нормальной температуре параметры фильтра не изменились. В общем предварительно требования по стойкости к температурным перепадам выдерживает. Как новые данные появятся напишу.
И мне тоже. Причём проблемы вызовут не столько сами температуры, сколько их частое и резкое изменение. С учётом областей применений подобных фильтров это более чем актуально.
С какими уровнями мощности сможет работать такой фильтр (какую мощность он сможет поглощать без разрушения в непрерывном режиме)?
Вероятно, не более 100 мВт?
Точно побольше. По графику можно грубо прикинуть что затухание среднее в полосе у него порядка 0.7 дБ, то есть около 15% мощности. Размером он чуть больше чем половинка ладони, следует ожидать что от ватта мощности которая осталась в нём он нагреется на пару градусов. Также следует ожидать что от пары десятков градусов ему ничего не будет, а серебро имеет достаточное сечение чтобы избежать локальных нагревов. Так что тут оценка - хорошие такие десятки ватт или даже первые сотни.
Я б сказал, пропускать в полосе пропускания, и отражать вне полосы.
Нигде не написано, но использована технология Фрезерование, а не 3D печать АБС пластиком.
После прочтения первой статьи и комментариев, так и не понял почему не используется комбинированная технология - 3D печать восковых (или из аналогов) выплавляемых форм и отливка в них чистого серебра, или если гнаться за дешевизной - тонкого слоя серебра на цветмет основе. В ювелирке эта технология позволяет достигать очень высоких результатов, в том числе по созданию сложных геометрических предметов. В данной инженерной задаче 3D печатать с высокой точностью нужно только внутренний объем, внешние габариты не участвующие в распространении радиоволн можно хоть в глиняный кувшин отливать.
В подписях фото есть про фрезерованный АБС
литье оправдано при массовом производстве, фрезеровка процесс долгий, для прототипов лучше использовать фотополимерный принтер, точность великолепная, материал более-менее термически устойчивый (в разумных для пластика пределов)
Что такое "точность великолепная"? Звучит не по-инженерному.
Запросы в статье к точности ±0,01мм, а принтер выдать может даже теоритически в 4 раза хуже, не говоря уже о практике.
принтер выдает с точностью эквивалентной размеру пиксела монохромного УФ дисплея + загрубление на рассеяние на расстоянии толщины разделительной пленки, пленку для повышения точности можно натянуть 0.1 мм, это радиальное поперечное рассеяние, вертикаль ошибка до 0.1 , запросы к точности 0.01 не являются актуальными если вы не манипулируете длиной волны кратной этой размерности.
ЗЫ.
Фотополимерный принтер выдает модели высотой 60мм за 4 часа, только сейчас выращивал модельку, и САМОЕ ГЛАВНОЕ он ВЕСЬ слой выращивает за ОДИН проход, поэтому получается очень быстро даже при заданной точности 0.1, а это к слову по умолчанию. Дорогие инженерные смолы к тому-же очень прочные (в разумных пределах естественно).
...Да, поправка, это к простому принтеру дядюшки Ляо, есть промышеллные, растровые, там луч лазера, ну и точность повыше будет...
Тогда и себестоимость сильно начинает проигрывать фрезерованию, а времени сильно больше занимает.
Вы бы вначале точности проверили, а я проверял, пока несколько шагов не дошли в нужных экономических диапазонах.
Ну и главное, выбор материала фактически ограничен, а если и без покрытия, то полимеризация вообще убивает все испытания.
принтер выдает с точностью эквивалентной размеру пиксела монохромного УФ дисплея + загрубление на рассеяние на расстоянии толщины разделительной пленки
С точностью изготовления вы не знакомы СОВСЕМ! Вы даже не знаете из чего она складывается, не знакомы с системой СПИД.
Не вижу смысла разговаривать с человеком без соответствующего образования, который с пеной у рта доказывающего, что таких точностей достаточно, минуя сборочные нюансы. Конечно же их недостаточно, кроме случаев полугаражного производства и прототипирования. Для сертифицирования продуктов этого недостаточно.
Очень даже используется. Например ЛЭМЗ печатает корпус и затем покрывает. На тематических конференциях рассказывают о своих успехах
Пластик - термоизолятор, плюс коэф. линейного расширения выше алюминия, а модуль упругости ниже. При поглощении мощности и неравномерном нагреве не будет уходить геометрия, а значит и характеристики фильтра? Извините, если глупость спросил, сам ВЧ валенок.
Всё правильно. Тоже хотелось бы услышать ответы на эти вопросы, интересны такие испытания.
Естественно, для своих назначений пойдёт, если не пускать большие мощности, не запускать в космос и т.д.
Автору: фирма VNA подозреваю что "Keysight", подправьте.
Несомненно будут. Но автора статьи это похоже ничуть не смущает.
Там ведь не всегда такие мощности, которые приведут к нагреву. Есть и маломощные устройства, где применение даже такого пластика вполне имеет смысл.
интересно вместо пластика попробовать разные аэрогели
А почему не облегчить убрав все лишнее снаружи?
Я ведь правильно понимаю, что вся суть во внутреннем канале и его покрытии, а снаружи это может повторять канал с толщиной до 1мм чтобы не развалилось и крепежные элементы реализовать?
Да, верно, суть во внутреннем канале. При разработке алюминиевого фильтра основная задача была технологичность и компактность устройства в целом, без требований к весу. Реализация фильтра из пластика это поиск возможностей уменьшения веса как данного фильтра так и схожих устройств за счета выбора более легкого материала.
Снижения веса устройства за счет оптимизации конструкции фильтра, чтобы она при этом не развалилась от внешних напряжений, это отдельная задача.
Спасибо, интересно. А как дела обстоят с термостабильностью?
По термостабильности, температурным перепадам и прочим термо планирую ответить недели через 3, сейчас не в лаборатории. Как уже писал в комментариях выше, на данный момент устройство проверенно на стойкость к температурным изменениям, то есть после нескольких температурных циклов +/- и возврате к нормальной температуре параметры фильтра не изменились.
Добрый день! Весьма интересный опыт. Замечу, что выбрали оптимальное сечение фильтра - посередине широкой стенки волновода, и этим избавились от возможных проблем на стыке. На практике детали из пластика плохо держат плоскостность поверхности, и такой выбор сечения минимизирует влияние возможных к появлению зазоров на стыке.
Самый интересный вопрос с учетом описанных Вами термоиспытаний - как добились настолько устойчивого покрытия пластика серебром?? Это вакуумное напыление медью-никелем и последующая гальваника или что-то более забористое? Как активировали поверхность для высокой адгезии - ведь термонапряжения тонкую пленку обычно сильно коробят и приводят к отслаиванию?? В общем технология - самый интересный вопрос тут))
А результатами можно только восхититься, они при точном изготовлении весьма ожидаемы, но в совокупности с качеством металлизации - чистый восторг!
Очень хотелось бы расширенного изложения по металлизации, уважаемый автор!
Добавил пункт
Работа фильтра при пониженной и повышенной температуре окружающей среды
Я на похожую тему диплом писал в 2014ом. А в 2017ом пробовали печатать пластиковые и титановые вентили и циркуляторы, тоже серебром покрывали. Ещё скрутку делали на 3мм диапазон, тоже хорошо себя показала.
внешне пластиковый фильтр и алюминиевый фильтр после покрытия неотличимы, что неоднократно было проверено на любопытных в лаборатории.
Какие интересные у вас в лаборатории тесты…
Как АБС серебром покрывали ? Химическим осаждением ?
Опыт изготовления волноводного фильтра Ka-диапазона из АБС‑пластика