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