CN104051820B - 扭弯波导 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扭弯波导，包括耦合区,与耦合区连通的信号通道A和信号通道B。信号通道A上设置有端口A，信号通道B上设置有端口B。端口A的中心处的法线方向与端口B中心处的法线方向成一夹角X，X的取值范围为：20度<X<160度。在信号通道A中设置有至少一段匹配过渡段，或者在信号通道B中设置有至少一段匹配过渡段。该扭弯波导所有上表面齐平，在所述信号通道A上设置的至少一个匹配过渡段底部设置有至少一个金属体。与现有技术相比，结构更简单，加工更方便，可以有效地减小装配误差。本发明主要用于各微波波段的通信和雷达等系统中。

Description

扭弯波导

技术领域

本发明涉及一种波导转接器，具体地说，是涉及一种使输入输出极化方向垂直扭转，法线方向转向而且易于与其它微波器件集成的波导转接器。

背景技术

在通信和雷达系统中，常常需要将矩形波导的极化方向扭转90度，同时输入波导和输出波导的轴线方向需要扭转一定角度。这通常是采用扭波导加上弯波导来实现的。这种扭波导结构为空间曲线，需要单独加工。同时，扭波导与弯波导连接后也难以与其它微波零部件作为整体来加工。

发明内容

本发明的目的是提供一种扭弯波导，与现有技术相比，结构更简单，加工更方便。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种扭弯波导，包括耦合区和与耦合区连通的信号通道A和信号通道B， 信号通道A上设置有端口A，信号通道B上设置有端口B，端口A的中心处的法线方向与端口B的中心处的法线方向成一夹角X，X的取值范围为：20度<X<160度_。 在任意水平面上，端口A上具有最大间距的任意两点之间的距离尺寸为P1，在任意水平面上，端口B上具有最大间距的任意两点之间的距离尺寸为P2，P1大于P2。

较佳的情况，端口A的电场极化方向在垂直方向，端口B的电场极化方向在水平方向。端口A的中心处的法线方向和端口B的中心处的法线方向的角度可以设置为20度到160度之间的任意值。在实际设计中，该角度以90度为最普遍，45度，60度、135度和150度的情况也可能出现。

为了展宽该扭弯波导的工作带宽，在所述信号通道A中的端口A与所述耦合区之间设置有至少一段匹配过渡段， 或者在所述信号通道B中的端口B与所述耦合区之间设置有至少一段匹配过渡段。

为了进一步展宽该扭弯波导的工作带宽，所述耦合区在深度上可以有阶梯。 较佳的设计，所述耦合区的最大深度比其最小深度大15%以上，

展宽该扭弯波导的工作带宽的第三种方法是：使所述耦合区的深度沿端口B的中心处的法线方向不变或增大。

为了展宽该扭弯波导的工作带宽的第四种方法是：在所述耦合区的底部设置有至少一个金属体。

为了展宽该扭弯波导的工作带宽的第五种方法是：在所述信号通道A上设置的至少一个匹配过渡段底部设置有至少一个金属体。

为了便于采用普通数控铣床加工，特别是便于将该扭弯波导与其它与之相连的微波电路作为一体来加工，也就是便于与其它微波电路的集成，包括耦合区、信号通道A和信号通道B、端口A和端口B、以及所有的匹配过渡段的所述扭弯波导的上表面齐平，同时该扭弯波导与任意水平面的截面包含或等于该扭弯波导与比该水平面更低的任意其它水平的截面在垂直方向上的投影。

为了利于所述扭弯波导的小型化，包括耦合区、信号通道A和信号通道B、端口A和端口B、以及所有的匹配过渡段的所述扭弯波导在任意方向上的尺寸小于该扭弯波导工作频带的中心频率对应的真空中的波长。

为了便于计算和加工，所述耦合区为单连通区域， 即该耦合区内的任意封闭曲线可以在该耦合区内连续地收缩成一个点。

较佳的设计，所述端口A电场最大值处的电场方向与垂直方向之间的夹角小于50度， 以零度为最佳。同时，端口B电场最大值处电场方向与垂直方向之间的夹角大于50度， 以90度为最佳。同时所述端口A为矩形波导或脊波导，端口B为矩形波导。

本发明及其与之相连的微波结构可通过普通数控铣床一次性完成底座加工，再根据底座加工盖板即可。与现有技术相比，本发明加工更方便，结构更简单，在与之相连的微波结构之间均不再需要螺钉固定，避免几部分分开加工所带来的加工和装配过程中的繁琐工序并可以避免装配误差。本发明主要用于各微波波段的电子系统中，特别是雷达、天馈系统、导弹制导、通信等军事及民用领域。

附图说明

图1为本发明-实施例1的俯视示意图。

图2为本发明-实施例2的俯视示意图。

图3 为从左边看向图2的示意图。

图4为本发明-实施例3的俯视示意图。

图5为从左边看向实施实例4的示意图

一些名词的定义： 水平面，即本说明书中的纸面。垂直方向或上方，即与本说明书中的纸面垂直并从纸面指向读者的方向。某一截面在某一方向上的投影，即一束平行光沿该方向照射该截面，在某与该平行光方向垂直的平面上形成的阴影构成的图形。耦合区的深度，指耦合区在垂直方向上的尺寸。法线方向：是指垂直于端口A或端口B的端面远离扭弯波导的方向。

具体实施方式

实施例 1

如图1所示，一种扭弯波导，包括耦合区3和与耦合区3连通的两个信号通道A和信号通道B， 信号通道A上设置有端口A1，信号通道B上设置有端口B2，端口A1的中心处的法线方向与端口B2的中心处的法线方向成一夹角X，X的取值为88度，端口A1在水平面上的最大尺寸大于端口B2在水平面上的最大尺寸。这里耦合区3的水平面的截面形状不规则。

在所述信号通道A中的端口A1与所述耦合区3之间设置有一段匹配过渡段4， 同时在所述信号通道B中的端口B2与所述耦合区3之间设置有一段匹配过渡段4。这里匹配过渡段4的水平面的截面形状不规则。

所述的扭弯波导，包括耦合区3、 与耦合区3连通的信号通道A和信号通道B、端口A1和端口B2的上表面齐平， 同时该扭弯波导与任意水平面的截面包含或等于该扭弯波导与比该水平面更低的任意其它水平的截面在垂直方向上的投影。

在所述耦合区3的底部设置有一个金属体5。

在所述信号通道A上设置的一个匹配过渡段4底部设置有一个金属体5。

包括耦合区3、 与耦合区3连通的信号通道A和信号通道B、端口A1和端口B2的所述扭弯波导在任意方向上的尺寸小于该扭弯波导工作频带的中心频率对应的真空中的波长。

所述耦合区3为单连通区域， 即该耦合区3内的任意封闭曲线可以在该耦合区3内连续地收缩成一个点。

所述端口A1电场最大值处的电场方向与垂直方向之间的夹角为0度，端口B2电场最大值处电场方向与垂直方向之间的夹角为90度。同时所述端口A1为矩形波导，端口B2为矩形波导。

实施例2

如图2和3所示。与实施实例1相比，不同点仅在于，耦合区3的水平面的截面形状都为矩形。同时，没有设置任何匹配过渡段4和位于其上的金属体5。同时，所述耦合区3的最大深度比其最小深度大15%以上，而且，所述耦合区3的深度沿端口B2的中心处的法线方向逐级增大。

实施例3

如图4所示。与实施实例2相比，不同点仅在于，在信号通道A和信号通道B分别设置了一个匹配过渡段4， 在信号通道A上的匹配过渡段4底部设置了一个金属体5。

实施例4

如图5所示。与实施实例2相比，不同点仅在于，端口A1为脊波导。

Claims (9)

1.一种扭弯波导，其特征在于，包括耦合区（3）和与耦合区（3）连通的信号通道A和信号通道B，信号通道A上设置有端口A（1），信号通道B上设置有端口B（2），端口A（1）的中心处的法线方向与端口B（2）的中心处的法线方向成一夹角X，X的取值为：20度<X<160度；在任意水平面上，端口A（1）上具有最大间距的任意两点之间的距离尺寸为P1，在任意水平面上，端口B（2）上具有最大间距的任意两点之间的距离尺寸为P2，P1大于P2；包括耦合区（3）、信号通道A和信号通道B、端口A（1）和端口B（2）的所述扭弯波导的上表面齐平，同时该扭弯波导与任意水平面的截面包含或等于该扭弯波导与比该水平面更低的任意其它水平的截面在垂直方向上的投影。

2.根据权利要求1所述的扭弯波导，其特征在于，在所述信号通道A中的端口A（1）与所述耦合区（3）之间设置有至少一段匹配过渡段（4）、或/和在所述信号通道B中的端口B（2）与所述耦合区（3）之间设置有至少一段匹配过渡段（4）。

3.根据权利要求1所述的扭弯波导，其特征在于，所述耦合区（3）的最大深度比其最小深度大15%以上。

4.根据权利要求1所述的扭弯波导，其特征在于，所述耦合区（3）的深度沿端口B（2）的中心处的法线方向不变或增大。

5.根据权利要求1所述的扭弯波导，其特征在于，所述耦合区（3）的底部设置有至少一个金属体（5）。

6.根据权利要求2所述的扭弯波导，其特征在于，在所述信号通道A上设置的至少一个匹配过渡段（4）底部设置有至少一个金属体（5）。

7.根据权利要求1所述的扭弯波导，其特征在于，包括耦合区（3）、信号通道A和信号通道B、端口A（1）和端口B（2）的所述扭弯波导在任意方向上的尺寸小于该扭弯波导工作频带的中心频率对应的真空中的波长。

8.根据权利要求1所述的扭弯波导，其特征在于，所述耦合区（3）为单连通区域，即该耦合区（3）内的任意封闭曲线可以在该耦合区（3）内连续地收缩成一个点。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的扭弯波导，其特征在于，所述端口A（1）电场最大值处电场方向与垂直方向之间的夹角小于50度，端口B（2）电场最大值处电场方向与垂直方向之间的夹角大于50度，同时所述端口A（1）为矩形波导或脊波导，端口B（2）为矩形波导。