CN110165350B - 小型化波导同轴转换装置 - Google Patents

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    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
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Abstract

本发明公开了一种小型化波导同轴转换装置，属于微波元器件技术领域，包括腔体，所述腔体内从左至右依次设置有耦合部分、慢波线、第一匹配陶瓷和第二匹配陶瓷，所述耦合部分包括内导体，所述内导体的下端与所述慢波线相连，所述内导体的上端连接有SMA接头，所述SMA接头位于所述腔体外侧，所述内导体靠近上端的部分从内至外依次套设有介子套和限位套，所述腔体内还设置有双脊波导；本发明采用双脊波导和慢波线结构的波导同轴转换，在确保其性能的前提下，使得结构更加紧凑，实现了应用于低频的波导同轴转换的小型化设计，可应用于微波工作频率较低（900MHz～20GHz）小型化整机系统。

Description

小型化波导同轴转换装置
技术领域
本发明涉及微波元器件技术领域，尤其涉及一种小型化波导同轴转换装置。
背景技术
波导同轴转换装置作为一种波导(射频)通用波导元件，广泛应用于微波(射频)信号从矩形波导到同轴传输链路的转换领域。相对于微带和带线元件，波导元件具备更高的功率传输容量。随着微波系统的高功率和集成化需求日益增强，如何实现高波导元件的小型化设计，成为波导元件的主要研究方向。
众所周知，由于受到波导口径的限制，随着波导元件的工作频率越低，其结构尺寸将会成倍增加。表1为普通矩形波导口尺寸与工作频带的对应关系。
表1普通矩形波波导口尺寸与工作频带(GB/T11449.2)
因此，如何在较低工作频率，比如900MHz～20GHz的工作频率下，减小波导口尺寸，是本领域一直以来要解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种小型化波导同轴转换装置，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种小型化波导同轴转换装置，包括腔体，所述腔体内从左至右依次设置有耦合部分、慢波线、第一匹配陶瓷和第二匹配陶瓷，所述耦合部分包括内导体，所述内导体的下端与所述慢波线相连，所述内导体的上端连接有SMA接头，所述SMA接头位于所述腔体外侧，所述内导体靠近上端的部分从内至外依次套设有介子套和限位套，所述腔体内还设置有双脊波导。
作为优选的技术方案：所述腔体包括前侧板和后侧板。
通过上述结构，本发明的波导同轴转换包含压缩波导段、多级匹配段、双脊波导段和慢波线段；其中：压缩波导段实现对波导进行大幅压缩；多级匹配段采用至少两级匹配的方式(即第一匹配陶瓷和第二匹配陶瓷)实现对射频信号的传输匹配，匹配的级数与所需匹配的相对带宽有关，通常两级匹配就能实现30％相对带宽匹配；双脊波导段在实现对射频信号宽幅匹配后，方便实现后级慢波线的支撑；慢波线通过减低行波的波速，实现减小行波的波长，以获得足够的同轴段耦合强度的目的。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用双脊波导和慢波线结构的波导同轴转换，在确保其性能的前提下，使得结构更加紧凑，实现了应用于低频的波导同轴转换的小型化设计；这种小型化结构的波导同轴转换，可应用于对波导段尺寸无要求的小型化应用场合，频率范围可从900MHz覆盖到20GHz，尤其是在900MHz到7GHz，与采用标准波导口的同轴波导转换尺寸相比，采用本发明的结构后，尺寸可减小50％以上。
附图说明
图1为本发明实施例1的正交结构的同轴转换装置的立体结构图；
图2为本发明实施例1的正交结构的同轴转换装置的剖视图；
图3为图2的标记2部分的局部放大图；
图4为图2的E-E剖视图；
图5为图2中慢波线的结构示意图；
图6为图4中的双脊波导结构示意图；
图7为本发明实施例的功能分段图；
图8为本发明实施例2的端接结构的同轴转换装置的立体结构图；
图9为本发明实施例2的端接结结构的同轴转换装置的剖视图；
图10为图9的标记2部分的局部放大图；
图11为图9的D-D剖视图；
图12为S波段波导小型化同轴转换设计仿真模型和仿真结果；
图13为C波段波导小型化同轴转换设计仿真模型和仿真结果；
图14为X波段波导小型化同轴转换设计仿真模型和仿真结果；
图15为Ku波段波导小型化同轴转换设计仿真模型和仿真结果。
图中：1、腔体；2、耦合部分；3、慢波线；4、第一匹配陶瓷；5、第二匹配陶瓷；6、内导体；7、限位套；8、SMA接头；9、介子套；10、前侧板；11、双脊波导；12、后侧板；A、压缩波导段；B、多级匹配段；C、双脊波导段；D、慢波线段。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
参见图1-7，一种小型化波导同轴转换装置，本实施例为正交结构，包括腔体1，所述腔体1整体成长方体状，包括前侧板10和后侧板12，所述腔体1内从左至右依次设置有耦合部分2、慢波线3、第一匹配陶瓷4和第二匹配陶瓷5，所述耦合部分2的结构如图3所示，包括内导体6，所述内导体6的下端与所述慢波线3相连，所述内导体6的上端连接有SMA接头8，所述SMA接头8位于所述腔体1外侧，所述内导体6靠近上端的部分从内至外依次套设有介子套9和限位套7，所述腔体1内还设置有双脊波导11；
上述结构的功能段如图7所示，依次包括压缩波导段A、多级匹配段B、双脊波导段C和慢波线段D，其中：压缩波导段A实现对波导进行大幅压缩；多级匹配段B采用大于两级匹配的方式实现射频信号的传输匹配；双脊波导段C在实现对射频信号宽幅匹配后，方便实现后级慢波线的支撑；慢波线段D通过减低行波的波速，实现减小行波的波长，以获得足够的同轴段耦合强度的目的。
实施例2
本实施例的耦合部分2的一端头位于腔体1的一侧，即为端接结构，其余与实施例1相同，其结构见图8-11。
实施例3
采用本发明结构的S波段波导小型化同轴转换设计仿真模型和仿真结果，见图12；
结果显示，S波段标准波导口尺寸：72mm×34mm，采用本专利措施后波导口尺寸：25mm×11.85mm，长度57mm，匹配带宽：1.2GHz@20dB。
实施例4
采用本发明结构的C波段波导小型化同轴转换设计仿真模型和仿真结果，见图13；
结果显示，C波段标准波导口尺寸：40.4mm×15.8mm，采用本专利措施后波导口尺寸：13.8mm×4.7mm，长度35mm，匹配带宽：1.6GHz@20dB。
实施例5
采用本发明结构的X波段波导小型化同轴转换设计仿真模型和仿真结果，见图14；
结果显示，X波段标准波导口尺寸：22.86mm×10.16mm，采用本专利措施后波导口尺寸：9.3mm×3.2mm，长度24mm，匹配带宽：3GHz@20dB。
实施例6
采用本发明结构的Ku波段波导小型化同轴转换设计仿真模型和仿真结果，见图15；
结果显示，Ku波段标准波导口尺寸：15.8mm×7.9mm，采用本专利措施后波导口尺寸：5.8mm×1.96mm，长度20mm，匹配带宽：5.2GHz@20dB。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种小型化波导同轴转换装置，包括腔体，其特征在于：所述腔体内从左至右依次设置有耦合部分、慢波线、第一匹配陶瓷和第二匹配陶瓷，所述耦合部分包括内导体，所述内导体的下端与所述慢波线相连，所述内导体的上端连接有SMA接头，所述SMA接头位于所述腔体外侧，所述内导体靠近上端的部分从内至外依次套设有介子套和限位套，所述腔体内还设置有双脊波导；所述波导同轴转换包含压缩波导段、多级匹配段、双脊波导段和慢波线段，S波段波导口尺寸：25mm×11.85mm、长度57mm；C波段波导口尺寸：13.8mm×4.7mm、长度35mm；X波段波导口尺寸：9.3mm×3.2mm、长度24mm；Ku波段波导口尺寸：5.8mm×1.96mm、长度20mm。
2.根据权利要求1所述的小型化波导同轴转换装置，其特征在于：所述腔体包括前侧板和后侧板。
3.根据权利要求1所述的小型化波导同轴转换装置，其特征在于：所述耦合部分的一端头位于所述腔体的上方或侧方。
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