CN109687076B - 一种波导环形器及其调试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种波导环形器，该波导环形器包括波导腔体、两个旋磁铁氧体、多个恒磁体和两个调节装置。调节装置上贯穿设置有第一通孔和第二通孔，通过改变恒磁体在调节装置内的放置位置来改变旋磁铁氧体所处的磁场大小。本发明还提供了一种调试方法，根据旋磁铁氧体所需的磁场大小，确定相应所需的恒磁体的数量，先在每个调节装置的第一通孔内放入恒磁体进行调试，若无法满足预设范围，将恒磁体移动到第二通孔内，多次转动调节装置以带动恒磁体绕调节装置的轴线转动，直至矢量网络分析仪的读数满足预设范围，完成调试。相较于以往通过在上腔体和下腔体内增减调整片来消除误差的方式，该调试方法降低了操作的复杂度，提高了调试效率和成功率。

Description

一种波导环形器及其调试方法

技术领域

本发明属于微波技术领域，具体是涉及一种波导环形器及其调试方法。

背景技术

波导环形器是一种非互易性微波无源器件，波导环形器通常包括波导腔体、旋磁铁氧体和恒磁体，波导环形器具有微波单向传播性，其中旋磁铁氧体能够使波导环形器在偏置磁场下产生磁各向异性，从而使微波信号在多个端口之间按一定方向环形单向传播。利用微波单向传播性，波导环形器可以广泛应用在多个领域。例如，在通信卫星转发器分系统中，输入多工器大量使用波导环形器进行宽带信号分路；再如，在功率放大器后端，通过采用波导环形器和负载构成的隔离器，实现微波信号的反向隔离以起到保护功率源的作用；又如，波导环形器还可以作为收发开关，实现收发系统中输入输出有效隔离的作用。

波导环形器通常需要进行微波参数调试，微波参数调试主要是通过更改磁场大小确保旋磁铁氧体达到磁场饱和状态。现有的调试方法一般是通过改变磁场大小来达到最终调试结果，通常是通过将铜质调整片或铁质调整片放置在恒磁体与旋磁铁氧体之间，增大或减小恒磁体与旋磁铁氧体之间的轴向距离，从而改变旋磁铁氧体所处于的磁场大小。

但是现有的调试方法存在以下缺点：首先，在恒磁体与旋磁铁氧体之间增加或减少调整片的调试过程中，由于不同场合产品使用的调整片的数量和种类不同，所需的调整片的规格不同，导致调整方法较为复杂；其次，当增减调整片的方法无法实现参数要求时，则需重新粘接旋磁铁氧体并重新进行调试，导致调试效率和成功率较低。综上所述，现有的利用调整片来实现微波参数调试的方法操作复杂、效率低且成功率低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种波导环形器及其调试方法，用以降低微波参数调试的难度，提高微波参数调试的效率及成功率。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种波导环形器，其包括波导腔体、两个调节装置、两个旋磁铁氧体、轭铁和至少两个恒磁体，其中，所述调节装置上贯穿设置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔的轴线与所述调节装置的轴线重合，所述第二通孔的轴线与所述第一通孔的轴线相平行且不重合，所述第二通孔与所述第一通孔部分重合。

根据本发明所述的波导环形器，所述第一通孔和所述第二通孔之的轴线之间的距离为1.5mm-3.5mm。

根据本发明所述的波导环形器，所述恒磁体设置在所述第一通孔内或所述第二通孔内，每个所述调节装置内设置有至少一个所述恒磁体；所述恒磁体与所述第一通孔或第二通孔间隙配合。

根据本发明所述的波导环形器，所述波导腔体包括上腔体和下腔体，所述上腔体与所述下腔体扣合连接，在波导腔体内形成微波传输通道；两个所述调节装置分别设置在所述上腔体远离所述下腔体的端面和所述下腔体远离所述上腔体的端面，且位于所述微波传输通道之外；两个所述旋磁铁氧体分别与所述上腔体和所述下腔体连接，且位于所述微波传输通道内；两个所述调节装置、两个所述旋磁铁氧体同轴设置。

根据本发明所述的波导环形器，所述上腔体远离所述下腔体的端面设有第一凹槽，所述下腔体远离所述上腔体的端面设有第二凹槽，两个调节装置分别设置在所述第一凹槽和所述第二凹槽内。

根据本发明所述的波导环形器，所述所述第一凹槽、第二凹槽和所述调节装置均为圆柱状，所述调节装置分别与所述第一凹槽和所述第二凹槽间隙配合。

根据本发明所述的波导环形器，所述上腔体靠近所述下腔体的端面设置有第一凸台，所述下腔体靠近所述上腔体的端面设置有第二凸台，两个所述旋磁铁氧体分别连接在所述第一凸台和所述第二凸台上。

根据本发明所述的波导环形器，两个所述调节装置、第一凹槽、第二凹槽、第一凸台、第二凸台和两个所述旋磁铁氧体同轴设置。

根据本发明所述的波导环形器，所述轭铁的两端分别与所述上腔体远离所述下腔体的端面和所述下腔体远离所述上腔体的端面连接。

根据本发明所述的波导环形器，所述调节装置为非磁性调节装置。

在本发明的一些具体的实施方式中，所述上腔体与所述下腔体通过螺钉相连接。

在本发明的一些具体的实施方式中，所述调节装置上设置有用于转动所述调节装置的转动插孔，所述转动插孔的直径范围为1mm-2mm。

本发明所述的“上腔体”和“下腔体”是一端开口的容积空间，所述上腔体与所述下腔体扣合连接是指两个开口端相对进行扣合连接；所述上腔体远离所述下腔体的端面是指与所述上腔体开口端相对的一侧的外端面，所述上腔体靠近所述下腔体的端面是指与所述上腔体开口端相对的一侧的内端面；所述下腔体远离所述上腔体的端面是指与所述下腔体开口端相对的一侧的外端面，所述下腔体靠近所述上腔体的端面是指与所述下腔体开口端相对的一侧的内端面。

本发明的另一方面提供了一种波导环形器的调试方法，其包括以下步骤：

S1，将波导环形器与矢量网络分析仪连接；

S2，在两个所述调节装置的第一通孔内放入恒磁体，分别调节两个所述调节装置内的所述恒磁体的数量，将轭铁连接在所述波导腔体上，观察所述矢量网络分析仪的读数是否满足预设范围；

S3，当所述矢量网络分析仪的读数满足预设范围时，停止调节所述第一通孔内的所述恒磁体的数量，完成调试；

当所述矢量网络分析仪的读数不满足预设范围时，取下所述轭铁，将所述恒磁体移动到第二通孔内，再将所述轭铁连接在所述波导腔体上，观察所述矢量网络分析仪的读数是否满足预设范围；

S4，当所述矢量网络分析仪的读数满足预设范围时，完成调试；

当所述矢量网络分析仪的读数不满足预设范围时，取下所述轭铁，转动所述调节装置以带动所述恒磁体绕所述调节装置的轴线转动，并将所述轭铁连接在所述波导腔体上，直至所述矢量网络分析仪的读数满足预设范围，完成调试。

本发明提供的波导环形器及其调试方法，通过改变恒磁体与旋磁铁氧体的相对位置，多次转动调节装置以带动恒磁体绕调节装置的轴线转动，直至矢量网络分析仪的读数满足预设范围，完成调试。相较于现有技术中通过在上腔体和下腔体内增减调整片来消除误差的方式，该调试方法降低了操作的复杂度，提高了调试效率和成功率。

附图说明

图1为本发明的一种实施方式的波导环形器的分解图；

图2为本发明的波导环形器的调节装置的示意图；

图3为本发明的一种实施方式的波导环形器的纵向剖面图；

图4为本发明的一种实施方式的波导环形器的外形图；

其中，001-波导上腔体，002-波导下腔体，003-；恒磁体；004-调节装置；005-轭铁，006-旋磁铁氧体。

具体实施方式

为了降低微波参数调试的难度，提高微波参数调试的效率及成功率，本发明提供了一种波导环形器及其调试方法。所述波导环形器在波导腔体内设置了调节装置，调节装置用于放置恒磁体，通过改变恒磁体在调节装置内的放置位置来改变旋磁铁氧体所处的磁场大小，利用调节装置降低了调试难度，本发明的波导环形器在调试过程中，无需多次重复改变连接在波导腔体上的旋磁铁氧体的位置，从而提高了调试的效率和成功率。

为了使本发明上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明的一种实施方式的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，这些附图和实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供的波导环形器包括波导腔体、两个调节装置004、两个旋磁铁氧体006、轭铁005和至少两个恒磁003；所述波导腔体包括上腔体001和下腔体002。

其中，所述调节装置004上贯穿设置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔的轴线与所述调节装置的轴线重合，所述第二通孔的轴线与所述第一通孔的轴线相平行且不重合，所述第二通孔与所述第一通孔部分重合，如图2所示。

在本发明的实施方式中，圆柱状恒磁体设置在第一通孔内，或设置在第二通孔内，每个调节装置内设置有至少一个恒磁体。这样的设置便于操作人员将位于第一通孔内的恒磁体移动到第二通孔内。以上腔体为例进行描述，调节装置在上腔体内能够绕自身轴线转动，由于第二通孔的轴线与调节装置的轴线之间设置有一定的距离，即第二通孔偏心设置在调节装置上，当调节装置绕自身轴线转动时，第二通孔绕调节装置的轴线转动。因此，放置在第二通孔内的恒磁体能够绕调节装置的轴线转动，便于操作人员调节恒磁体的位置。

上述的波导环形器中，所述第一通孔和所述第二通孔之的轴线之间的距离为1.5mm-3.5mm。

如图3所示，所述上腔体001与所述下腔体002扣合连接，在波导腔体内部形成微波传输通道。

上述的波导环形器中，上腔体远离下腔体的端面设有第一凹槽，下腔体远离上腔体的端面设有第二凹槽，两个调节装置分别设置在第一凹槽和第二凹槽内。

上述的波导环形器中，调节装置为圆柱状，在一种具体实施方式中，第一凹槽和第二凹槽也设置为圆柱状凹槽，第一凹槽和第二凹槽分别与调节装置间隙配合。调节装置放置在第一凹槽和第二凹槽内，间隙配合的设置便于调节装置在第一凹槽或第二凹槽内转动。

上述的波导环形器中，上腔体靠近下腔体的端面设置有第一凸台，下腔体靠近上腔体的端面设置有第二凸台，两个旋磁铁氧体分别连接在第一凸台和第二凸台上。在一种具体实施方式中，上腔体上设置有第一凸台，下腔体上设置有第二凸台，第一凸台和第二凸台也位于微波传输通道内，第一凸台与第二凸台之间具有一定的间距，且第一凸台的轴线与第二凸台的轴线重合。具体的，两个旋磁铁氧体分别粘接在第一凸台和第二凸台相对的两个端面，且两个旋磁铁氧体之间设置有一定的距离。第一凸台和第二凸台的设置便于与旋磁铁氧体相连接。

在本发明的一些具体的实施方式中，所述第一凹槽、第二凹槽、调节装置、恒磁体、和旋磁铁氧体同轴设置，以第一凹槽为例进行描述，当调节装置放置在第一凹槽内时，调节装置的轴线与旋磁铁氧体的轴线重合，即调节装置上的第一通孔的轴线与旋磁铁氧体的轴线重合。

具体的，以上腔体为例进行描述：调节装置放置在第一凹槽内，调节装置能够在第一凹槽内转动，从而带动放置在调节装置内的恒磁体转动。当恒磁体放置在第一通孔内时，恒磁体的轴线与旋磁铁氧体的轴线重合；当恒磁体放置在第二通孔内时，由于恒磁体的轴线与圆柱状调节装置的轴线之间存在一定距离，转动调节装置时，恒磁体绕调节装置的轴线转动。以下腔体为例进行描述：调节装置放置在第二凹槽内，调节装置能够在第二凹槽内转动，从而带动放置在调节装置内的恒磁体转动。当恒磁体放置在第一通孔内时，恒磁体的轴线与旋磁铁氧体的轴线重合；当恒磁体放置在第二通孔内时，恒磁体的轴线与圆柱状调节装置的轴线之间存在一定距离，转动调节装置时，恒磁体绕调节装置的轴线转动。第一凹槽和第二凹槽的设置便于放置调节装置。

上述的波导环形器中，恒磁体与第一通孔设置为间隙配合；恒磁体与第二通孔设置为间隙配合。具体的，恒磁体放置在第一通孔或第二通孔内，恒磁体与第一通孔、第二通孔之间设置为间隙配合，便于操作人员转动恒磁体，从而便于调节恒磁体的位置。

上述的波导环形器中，上腔体与下腔体通过螺钉相连接。在一些具体的实施方式中，上腔体上设置有螺纹孔，下腔体上设置有通孔或螺纹孔，上腔体与下腔体通过依次穿过上述螺纹孔以及通孔或螺纹孔的螺钉相连接。螺钉连接的方式便于装配和后续维修时的拆卸。

上述的波导环形器中，调节装置上设置有用于转动调节装置的转动插孔，转动插孔的直径范围为1mm-2mm。在一种具体的实施方式中，调节装置为圆柱状调节装置，该圆柱状调节装置上贯穿设置有第一通孔和第二通孔，转动插孔可以为贯穿设置在调节装置上的通孔，也可以为盲孔。具体的，转动插孔自调节装置的顶面向下开设，转动插孔的直径范围为1mm-2mm，用于配合直径范围为1mm-2mm的竹签、钢丝等细小工具转动调节装置。转动插孔的设置便于操作人员转动放置在第一凹槽和第二凹槽内的调节装置，进一步提高了调试效率。

上述的波导环形器中，波导环形器还包括用于形成闭合磁路的轭铁，轭铁的两端分别与上腔体和下腔体连接。具体的，如图1所示，轭铁为U形铁片，轭铁的一端搭设在上腔体上且盖设在恒磁体和调节装置上，并与上腔体通过螺钉连接，轭铁的另一端搭设在下腔体上且盖设在恒磁体和调节装置上，并与下腔体通过螺钉连接，轭铁用于形成波导环形器的闭合磁路。

上述的波导环形器中，调节装置为非磁性调节装置。具体的，调节装置为聚酰亚胺材料经过数铣加工而成。

由于波导环形器的微波参数调试主要是通过更改磁场大小确保旋磁铁氧体达到磁场饱和状态，即不断调试旋磁铁氧体所处的磁场的大小以满足预设的磁场范围。而旋磁铁氧体在与上腔体和下腔体连接时定位通常存在误差，本发明提供的波导环形器通过设置调节装置，通过调节恒磁体的位置的方式降低了旋磁铁氧体的连接位置的误差以及零件公差、旋磁铁氧体的材料参数偏差等因素对波导环形器的影响，相较于以往通过在上腔体和下腔体内增减调整片来消除误差的方式，直接调节恒磁体的位置的方式降低了操作的复杂度，提高了调试效率和成功率。

本发明提供的波导环形器，在上腔体和下腔体内分别设置了调节装置，调节装置上开设的第一通孔和第二通孔用于放置恒磁体，其中，第一通孔与旋磁铁氧体同轴设置，第二通孔相对于旋磁铁氧体偏心设置，当零件的加工精度、旋磁铁氧体的连接位置的精度、旋磁铁氧体的材料参数误差较小时，第一通孔保证了恒磁体的轴线与旋磁铁氧体轴线重合；当零件的加工精度、旋磁铁氧体的连接位置的精度、旋磁铁氧体的材料参数的误差较大时，第二通孔的设置能够调节位于其中的恒磁体的相对于旋磁铁氧体的位置，尽可能降低误差带来的影响，改变旋磁铁氧体所处的磁场的大小。因此本发明提供的波导环形器降低了调试时的难度，提高了调试的效率和成功率。

本发明第二方面提供了一种波导环形器的调试方法，包括：

S1，将波导环形器与矢量网络分析仪连接；

S2，在两个所述调节装置的第一通孔内放入恒磁体，分别调节两个所述调节装置内的所述恒磁体的数量，将轭铁连接在所述波导腔体上，观察所述矢量网络分析仪的读数是否满足预设范围；

S3，当所述矢量网络分析仪的读数满足预设范围时，停止调节所述第一通孔内的所述恒磁体的数量，完成调试；

当所述矢量网络分析仪的读数不满足预设范围时，取下所述轭铁，将所述恒磁体移动到第二通孔内，再将所述轭铁连接在所述波导腔体上，观察所述矢量网络分析仪的读数是否满足预设范围；

S4，当所述矢量网络分析仪的读数满足预设范围时，完成调试；

当所述矢量网络分析仪的读数不满足预设范围时，取下所述轭铁，转动所述调节装置以带动所述恒磁体绕所述调节装置的轴线转动，并将所述轭铁连接在所述波导腔体上，直至所述矢量网络分析仪的读数满足预设范围，完成调试。

具体的，当放入第一通孔内的恒磁体的数量已经达到所需恒磁体的数量范围的最大值，且矢量网络分析仪的读数仍不满足预设范围时，将第一通孔内的恒磁体移动到第二通孔内，即通过改变恒磁体的位置调节旋磁铁氧体所处的磁场的大小。

S600，当矢量网络分析仪的读数满足预设范围时，完成调试；当矢量网络分析仪的读数不满足预设范围时，取下轭铁，多次转动调节装置以带动恒磁体绕调节装置的轴线转动，并将轭铁连接在波导腔体上，直至矢量网络分析仪的读数满足预设范围，完成调试。

具体的，将恒磁体移动到第二通孔后，通过转动调节装置来改变恒磁体相对于与调节装置同轴设置的旋磁铁氧体的位置，从而调节旋磁铁氧体所处的磁场的大小，不断转动调节装置，直至矢量网络分析仪的读数满足预设范围即视为调试成功。

本发明提供的调试方法通过将恒磁体在调节装置的第一通孔，或，第二通孔内，改变恒磁体与旋磁铁氧体的相对位置，多次转动调节装置以带动恒磁体绕调节装置的轴线转动，直至矢量网络分析仪的读数满足预设范围，完成调试。该调试方法降低了操作的复杂度，提高了调试效率和成功率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种波导环形器，包括波导腔体、两个调节装置、两个旋磁铁氧体、轭铁和至少两个恒磁体，其特征在于，所述调节装置上贯穿设置有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔的轴线与所述调节装置的轴线重合，所述第二通孔的轴线与所述第一通孔的轴线相平行且不重合，所述第二通孔与所述第一通孔部分重合；

所述恒磁体设置在所述第一通孔内或所述第二通孔内，每个所述调节装置内设置有至少一个所述恒磁体；所述恒磁体与所述第一通孔或第二通孔间隙配合；

所述波导腔体包括上腔体和下腔体，所述上腔体与所述下腔体扣合连接，在波导腔体内形成微波传输通道；两个所述调节装置分别设置在所述上腔体远离所述下腔体的端面和所述下腔体远离所述上腔体的端面，且位于所述微波传输通道之外；两个所述旋磁铁氧体分别与所述上腔体和所述下腔体连接，且位于所述微波传输通道内；两个所述调节装置、两个所述旋磁铁氧体同轴设置；

所述上腔体远离所述下腔体的端面设有第一凹槽，所述下腔体远离所述上腔体的端面设有第二凹槽，两个调节装置分别设置在所述第一凹槽和所述第二凹槽内；

所述所述第一凹槽、第二凹槽和所述调节装置均为圆柱状，所述调节装置分别与所述第一凹槽和所述第二凹槽间隙配合。

2.根据权利要求1所述的波导环形器，其特征在于，所述第一通孔和所述第二通孔之的轴线之间的距离为1.5mm-3.5mm。

3.根据权利要求1所述的波导环形器，其特征在于，所述上腔体靠近所述下腔体的端面设置有第一凸台，所述下腔体靠近所述上腔体的端面设置有第二凸台，两个所述旋磁铁氧体分别连接在所述第一凸台和所述第二凸台上。

4.根据权利要求1-3所述的波导环形器，其特征在于，两个所述调节装置、第一凹槽、第二凹槽、第一凸台、第二凸台和两个所述旋磁铁氧体同轴设置。

5.根据权利要求1所述的波导环形器，其特征在于，所述轭铁的两端分别与所述上腔体远离所述下腔体的端面和所述下腔体远离所述上腔体的端面连接。

6.根据权利要求1所述的波导环形器，其特征在于，所述调节装置为非磁性调节装置。

7.一种根据权利要求1所述的波导环形器的调试方法，其包括以下步骤：

S1，将波导环形器与矢量网络分析仪连接；

S2，在两个调节装置的第一通孔内放入恒磁体，分别调节两个所述调节装置内的所述恒磁体的数量，将轭铁连接在所述波导腔体上，观察所述矢量网络分析仪的读数是否满足预设范围；

S3，当所述矢量网络分析仪的读数满足预设范围时，停止调节所述第一通孔内的所述恒磁体的数量，完成调试；

当所述矢量网络分析仪的读数不满足预设范围时，取下所述轭铁，将所述恒磁体移动到第二通孔内，再将所述轭铁连接在所述波导腔体上，观察所述矢量网络分析仪的读数是否满足预设范围；

S4，当所述矢量网络分析仪的读数满足预设范围时，完成调试；

当所述矢量网络分析仪的读数不满足预设范围时，取下所述轭铁，转动所述调节装置以带动所述恒磁体绕所述调节装置的轴线转动，并将所述轭铁连接在所述波导腔体上，直至所述矢量网络分析仪的读数满足预设范围，完成调试。

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