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.
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.
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.
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.
Основная цель подавление побочных каналов приема и побочных составляющих в приемнике и передатчике соответственно. Полоса пропускания меньше полосы обзора.
Стоимость 3D принтере металлом, конечно, выше хоббийного 3D принтера пластиком. Но напечатать металлом небольшую деталь на заказ по своей step (3D) модели стоимостью в районе 5000 р. уже доступно.
Какая фактически точность печати четкого мнения сформировать не удалось, в процессе разговора на эту тему с подрядчиком понял, что проще попробовать. Материал сваривается лазером, по идеи ничего не мешает сделать точность позиционирования сварки лучше 10 мкм.
- Шаг толщины слоя в данной конструкции может влиять на точность изготовления высоты широкой стенки волновода, то есть на уход центральной частоты, но не на неравномерность и возвратные потери (КСВ) в полосе пропускания.
- Учитывая толщину гранул рискну предположить, что точность хуже 10 мкм, что видно по неравномерности и возвратным потерям в полосе пропускания фильтра по сравнению с фрезерованным вариантом.
- В целом получилось лучше чем ожидалось, можно предположить точность в районе 25 мкм.
Разве здесь упоминалось что альтернатива лучше по точности?
Объяснить это можно превосходящей точностью фрезеровки по сравнению с выбранной технологией 3D печати.
В целом конструкция разрабатывалась для теста электрических параметров при использовании данной технологии. Для тестов к стандартным ушам подключаться легче.
В сравнении использовал тот фильтр который был доступен (на RO4003), специально ради сравнения SIW фильтры не делали. Результаты считаю показательным в части верхней полосы заграждения и качественной оценки вносимых потерь. Соглашусь, что судя по описанию у RO3003 потери меньше.
Возможно если делать SIW фильтр на поликоре, реализуя переходные отверстия лазером с последующей металлизация, вносимые потери можно ожидать сопоставимые с волноводным фильтром, но тогда мы отходим от технологичности SIW.
Основные задачи которые побудили попробовать данную технологию это иметь возможность делать волноводные конструкции легкими и сложной геометрии без ограничений на диаметр и глубину фрезы.
Чтобы сделать конструкцию легкой можно делать тонкие полые стенки с ребрами жесткости внутри, выбор конструкции для использования преимуществ 3D печати это отдельная история.
Стоимость 3D печати во многом определяется объемом материала. Этот же самый фильтр можно пробовать делать со стенками толщиной менее 1 мм, что уменьшит объем расходуемого материала и время печати. Стоимость печати соответственно тоже уменьшится.
Фрезеровка этого же фильтра со стенками толщиной менее 1 мм будет продолжительной, так как фреза должна быть тонкой. Чем тоньше фреза тем требуется более медленная скорость ее перемещения (не вращения) чтобы избежать ее поломки.
Проще говоря время фрезеровки для тонких конструкций с глубокими узкими щелями может превысить время печати.
Форма и литье мне кажется не позволит выдержать требуемую точность изготовления, на этих частотах уход ключевых размеров на 0,01 мм уже заметен. В вопросы литья не погружался с уверенностью не отвечу.
Если кроме веса к конструкции предъявлять требования жесткости конструкции, тогда имеет смысл делать фильтр из нержавеющей стали, как в статье, или из титана. Фрезеровать или лить титан и нержавеющую сталь видится проблематичным, а для печати это типовые материалы.
Не пробовал, да и не хотелось. Основной замысел был получить готовое изделие сразу после печати с минимумом доработок. Шероховатость, вызванную размерами гранул исходного материала, думаю нужно принять как данность. Судя по этому эксперименту следует копать в направлении точности (качества) печати в целом. На фото возможно не видно, но есть места где металл внутри фильтра немного прогнулся вглубь вдоль всего фильтра.
Добавил пункт
от -40 до +70 работать будет
Добавил пункт
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.
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.
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.
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.
Основная цель подавление побочных каналов приема и побочных составляющих в приемнике и передатчике соответственно. Полоса пропускания меньше полосы обзора.
Стоимость 3D принтере металлом, конечно, выше хоббийного 3D принтера пластиком. Но напечатать металлом небольшую деталь на заказ по своей step (3D) модели стоимостью в районе 5000 р. уже доступно.
Какая фактически точность печати четкого мнения сформировать не удалось, в процессе разговора на эту тему с подрядчиком понял, что проще попробовать. Материал сваривается лазером, по идеи ничего не мешает сделать точность позиционирования сварки лучше 10 мкм.
Предположу:
- Шаг толщины слоя в данной конструкции может влиять на точность изготовления высоты широкой стенки волновода, то есть на уход центральной частоты, но не на неравномерность и возвратные потери (КСВ) в полосе пропускания.
- Учитывая толщину гранул рискну предположить, что точность хуже 10 мкм, что видно по неравномерности и возвратным потерям в полосе пропускания фильтра по сравнению с фрезерованным вариантом.
- В целом получилось лучше чем ожидалось, можно предположить точность в районе 25 мкм.
Разве здесь упоминалось что альтернатива лучше по точности?
В целом конструкция разрабатывалась для теста электрических параметров при использовании данной технологии. Для тестов к стандартным ушам подключаться легче.
В сравнении использовал тот фильтр который был доступен (на RO4003), специально ради сравнения SIW фильтры не делали. Результаты считаю показательным в части верхней полосы заграждения и качественной оценки вносимых потерь. Соглашусь, что судя по описанию у RO3003 потери меньше.
Возможно если делать SIW фильтр на поликоре, реализуя переходные отверстия лазером с последующей металлизация, вносимые потери можно ожидать сопоставимые с волноводным фильтром, но тогда мы отходим от технологичности SIW.
Основные задачи которые побудили попробовать данную технологию это иметь возможность делать волноводные конструкции легкими и сложной геометрии без ограничений на диаметр и глубину фрезы.
Чтобы сделать конструкцию легкой можно делать тонкие полые стенки с ребрами жесткости внутри, выбор конструкции для использования преимуществ 3D печати это отдельная история.
Стоимость 3D печати во многом определяется объемом материала. Этот же самый фильтр можно пробовать делать со стенками толщиной менее 1 мм, что уменьшит объем расходуемого материала и время печати. Стоимость печати соответственно тоже уменьшится.
Фрезеровка этого же фильтра со стенками толщиной менее 1 мм будет продолжительной, так как фреза должна быть тонкой. Чем тоньше фреза тем требуется более медленная скорость ее перемещения (не вращения) чтобы избежать ее поломки.
Проще говоря время фрезеровки для тонких конструкций с глубокими узкими щелями может превысить время печати.
Форма и литье мне кажется не позволит выдержать требуемую точность изготовления, на этих частотах уход ключевых размеров на 0,01 мм уже заметен. В вопросы литья не погружался с уверенностью не отвечу.
Если кроме веса к конструкции предъявлять требования жесткости конструкции, тогда имеет смысл делать фильтр из нержавеющей стали, как в статье, или из титана. Фрезеровать или лить титан и нержавеющую сталь видится проблематичным, а для печати это типовые материалы.
Не пробовал, да и не хотелось. Основной замысел был получить готовое изделие сразу после печати с минимумом доработок. Шероховатость, вызванную размерами гранул исходного материала, думаю нужно принять как данность. Судя по этому эксперименту следует копать в направлении точности (качества) печати в целом. На фото возможно не видно, но есть места где металл внутри фильтра немного прогнулся вглубь вдоль всего фильтра.