CN108011166B - 一种超短长度薄片式90°扭波导 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超短长度薄片式90°扭波导，涉及微波、毫米波器件技术领域，具体地说是一种新型的超短长度薄片式90°扭波导。创新之处提出了一种性能优越、结构简单、尺寸紧凑的新颖的扭波导结构，利用电磁波的耦合在极短尺寸内实现极化方向改变的扭波导，克服了传统扭波导结构尺寸大、加工复杂等缺点，极大缩小组件的整体尺寸，性能优越，其中采用的半圆柱的波导结构，半圆柱的结构变化较为缓慢，可以减弱扭波导中场的变化，减少了波导的在腔内的反射，进而增加工作带宽，而却半圆柱的波导结构还可以提高扭波导的功率容量，进而提高扭波导的性能，具有较强的推广应用价值。

Description

一种超短长度薄片式90°扭波导
技术领域
本发明涉及微波、毫米波器件技术领域，具体地说是一种新型的超短长度薄片式90°扭波导。
背景技术
在微波、毫米波器件组件过程中需要注重系统整体结构的紧凑，需要通过适当的分段连接组件的各个部分，这就必须使用各种连接波导，把不同的微波元件和器件连接成完整的波导系统。连接波导的结构及性能影响着系统的整体性能，而扭波导作为一种广泛的应用于微波和毫米波组件系统中的连接波导，其结构及性能对微波、毫米波组件系统就显得尤为重要。扭波导的特点是电磁波通过扭波导，极化方向改变90°而传播方向不变。在连接波导时前后两节波导的宽边和窄边相对的情况下，需要插入扭波导作为过渡。传统的扭波导有光滑变化和阶梯式变化两种，对于光滑扭波导其波导长度应为λg/2的整数倍，且最短不得小于2λg(λg为波导波长)；而阶梯式扭波导的每个阶梯的长度为λg/4，阶梯越多性能越优良。因此传统的扭波导设计复杂，尺寸较大且不易加工，难以保证扭波导的工作性能，对微波、毫米波系统的可靠性影响较大
本发明提供了一种超短长度薄片式90°扭波导，克服了传统扭波导结构尺寸大、加工复杂等缺点，本发明的超短长度薄片式90°扭波导优点明显，其结构紧凑、易于加工、体积小巧长度约为λg/4，极大缩小组件的整体尺寸，保证波导在极小空间内达到波的极化方向扭转90°，并且测试结果显示该发明的薄片式扭波导性能优异具有较大的回波损耗及较小的插损和驻波比。本发明的最大的创新之处在于提出了一种结构简单、尺寸紧凑、性能优越的新型的扭波导结构，具有较强的实用价值。
发明内容
为了提高传统扭波导的性能和优化扭波导的结构，本发明提出超短长度薄片式90°扭波导技术方案。
本发明采取以下的技术措施实现：
本发明提供了一种超短长度薄片式90°扭波导，该扭波导包括:输入波导、传输波导、输出波导，所述输入波导和输出波导为矩形波导，其特征在于所述传输波导的波腔包括上半圆柱波腔(1)、下半圆柱波腔(2)、连通上半圆柱波腔和下半圆柱波腔的的矩形波腔(3)，所述上半圆柱波腔和下半圆柱波腔相互对称，所述传输波导波腔的的对称轴与输入波导或输出波导的水平面夹角为45°。
进一步的，所述的输入波导与输出波导均为标准的矩形波导BJ320；所述的传输波导半圆柱波腔的半径R与所述传输波导的矩形波腔宽边a1相等，所述传输波导矩形波腔的高度b1为传输波导整体长度的一半。
本发明的创新之处提出了一种性能优越、结构简单、尺寸紧凑的新颖的扭波导结构，利用电磁波的耦合在极短尺寸内实现极化方向改变的扭波导，克服了传统扭波导结构尺寸大、加工复杂等缺点，极大缩小组件的整体尺寸，性能优越，其中采用的半圆柱的波导结构，半圆柱的结构变化较为缓慢，可以减弱扭波导中场的变化，减少了波导的在腔内的反射，进而增加工作带宽，而却半圆柱的波导结构还可以提高扭波导的功率容量，进而提高扭波导的性能，具有较强的推广应用价值。
附图说明
图1超短长度薄片式90°扭波导示意图；
图2超短长度薄片式90°扭波导主视图；
图3超短长度薄片式90°扭波导在HFSS中的场图；
图4仿真所得超短长度薄片式90°扭波导的回波损耗；
图5仿真所得超短长度薄片式90°扭波导的插入损耗；
图6仿真所得超短长度薄片式90°扭波导的驻波系数。
具体实施方式
下面结合一个工作在Ka波段的超短长度薄片式90°扭波导的设计实例以及附图对本发明作进一步的详细阐述：
波导工作模式：TE01模；
工作频段：Ka波段(26.5GHz-40GHz)；
附图1为超短长度薄片式90°扭波导示意图；图2超短长度薄片式90°扭波导的正视图；附图3超短长度薄片式90°扭波导在HFSS中的场图。该发明新型包括：一个矩形波腔、两个半圆柱波腔。其中：
1.矩形波腔：长a1＝2.9mm，宽度b1＝3.1mm；
2.半圆柱波腔：半径R＝2.94mm；
3.扭波导整体长度；L＝8.98mm；
4.扭波导厚度：1.93mm。
图4为仿真所得超短长度薄片式90°扭波导的回波损耗，由图可知该超短长度薄片式90°扭波导的回波损耗在整个Ka频段内均低于20dB，在27.32-40GHz内薄片式90°扭波导的回波损耗均低于25dB。由仿真结果可以看出该扭波导在整个Ka波导具有较大的回波损耗，满足工程需要，具有较大带宽。
图5为仿真所得超短长度薄片式90°扭波导的插入损耗，由图可知该超短长度薄片式90°扭波导的插入损耗在Ka频段内的插入损耗在0.01dB左右，波导损耗较小，性能较为优越。
图6为仿真所得超短长度薄片式90°扭波导的驻波系数，由图可知该超短长度薄片式90°扭波导的驻波系数在Ka频段内均低于1.2，在26.5-27.1GHz内驻波小于1.19，在27.1-40GHz内的驻波小于1.12，该扭波导具有驻波较小的驻波满足工程需要，性能优越。
由仿真结果可以看出，发明的超短长度薄片式90°扭波导不仅结构简单紧凑，还具有优越的性能，具有较强的实用价值。
以上实例仅为方便说明本发明新型，本实用新型可以适用于其他频段，扭波导具体尺寸由相应的频段和工作模式确定。

Claims (1)

1.一种超短长度薄片式90°扭波导，该扭波导包括:输入波导、传输波导、输出波导，所述输入波导和输出波导为矩形波导，其特征在于所述传输波导的波腔包括上半圆柱波腔(1)、下半圆柱波腔(2)、连通上半圆柱波腔和下半圆柱波腔的矩形波腔(3)，所述上半圆柱波腔和下半圆柱波腔相互对称，所述传输波导的波腔对称轴与输入波导或输出波导的水平面夹角为45°；输入波导与输出波导均为标准的矩形波导BJ320，工作频段26.5GHz-40GHz，上半圆柱波腔和下半圆柱波腔的距离为3.1mm，矩形波腔(3)宽度为2.9mm，下半圆柱波腔(2)半径为2.94mm，扭波导的厚度为1.93mm。
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