CN111224199B - 一种Ka和Ku波段双通道旋转关节 - Google Patents

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靳连根
王洪李
汤袁亮
常坚
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Abstract

本发明公开了一种Ka和Ku波段双通道旋转关节。该旋转关节包括Ka通道和Ku通道：Ka通道由一个门钮式波导‑同轴转换器和一个探针式波导‑同轴转换器组成，Ku通道由两个门钮式波导‑同轴转换器组成，Ka通道的同轴线外导体充当Ku通道的同轴线内导体，实现Ka通道和Ku通道的嵌套集成，Ka通道同轴线扼流槽外胶结吸波材料环，保证Ka通道和Ku通道的隔离度。与传统嵌套式设计相比，本发明结构简单，调试方便，特别适用于高频多通道机械旋转雷达系统。

Description

一种Ka和Ku波段双通道旋转关节
技术领域
本发明属于雷达天馈线技术领域。
背景技术
机械旋转雷达需要微波旋转关节来完成微波信号的传输，其中多通道微波旋转关节是研究重点，它可以同时传输多路微波信号，使雷达实现多通道工作。现代雷达的工作频段从传统的L、S、C、X波段向Ku、Ka等高频波段发展，对于多通道高频波段旋转关节，其工作频率越高，尺寸越小，电讯和结构的集成设计越复杂，实现难度越大。
当前国内外公开发表的关于Ka和Ku波段双通道旋转关节文献较少，文献1(陈续战等，“Ku波段宽带波导旋转关节设计”，无线互联科技，第12期，2018年6月：19-21.)和文献2(邓智勇等，“Ka波段旋转关节的设计”，无线电通信技术，第35卷第2期，2009：37-39.)分别研究了Ku及Ka频段的单通道波导旋转关节。文献3(Bernhard Rimsl,Hans-Ulrich Nickel,“Novel High-Power Dual-Channel Rotary Joint”The 18th International RadarSymposium IRS 2017,June 28-30,2017.)采用矩形波导功分器激励同轴线、圆波导的形式，两个通道工作于Ka频段之上，结构复杂，调试不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种Ka和Ku波段双通道旋转关节，在满足电讯性能指标的要求下，简化结构，改进调试手段。具体的方案如下：
Ka和Ku波段双通道旋转关节，包括Ka通道和Ku通道。
Ka通道输入为门钮式波导-同轴转换器，输出为探针式波导-同轴转换器，中间以同轴线连接。探针式波导-同轴转换器没有门钮，而且内导体没有穿出波导，因此不必安装内导体固定轴承。同轴线内导体表面嵌入聚四氟乙烯环，在径向上固定内导体。门钮式波导-同轴转换器的内导体和门钮通过螺纹连接，实现内导体长度的连续变化，方便调试到最佳。
Ku通道输入、输出均为门钮式波导-同轴转换器，中间以同轴线连接。波导-同轴转换器的门钮和波导通过螺纹连接，实现门钮位置的连续变化，在波导腔内适当位置放置匹配栅，可以改善驻波。
Ka通道的同轴线外导体充当Ku通道的同轴线内导体，实现Ka通道和Ku通道的嵌套集成。为提高通道间隔离度，在Ka通道同轴线扼流槽外胶结吸波材料(如羟基铁粉)环。
Ka/Ku通道信号以矩形波导TE10模馈入，经过输入段的门钮式波导-同轴转换器，转换为同轴线TEM模传输，最终进入输出段的探针/门钮式波导-同轴转换器，转换成矩形波导TE10模输出。
本发明与现有技术方法相比，其有益效果是：Ka通道输出口没有门钮和内导体固定轴承，结构得到简化；保证了Ka通道内导体同心度和旋转稳定性，驻波和插损转动变化较小，且可靠性提高；关键尺寸可以连续调整，电性能易于调试到最佳；通道间隔离度高。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明的结构剖面示意图。
其中1—Ka通道输入段，2—Ka通道输出段，3—Ka同轴线外导体，4—Ka同轴线内导体，5—Ka门钮，6—聚四氟乙烯环，7—Ka同轴线扼流槽，8—Ka内导体顶部半球凸起，9—吸波材料环，10—Ka通道波导与同轴线交界处倒角，11—Ku通道输入段，12—Ku通道输出段，13—Ku同轴线外导体，14—Ku门钮，15—Ku门钮内扼流槽，16—匹配栅，17—Ku同轴线扼流槽，18—Ku通道波导与同轴线交界倒角。
具体实施方式
下面结合附图通过实施例对本发明做进一步的描述。
本发明一实施例为如图1所示的Ka和Ku波段双通道旋转关节结构示意图，Ka通道输入段1是一个门钮式波导-同轴转换器，门钮5中心开螺纹孔，在内导体4底部加工螺纹，将内导体4旋入门钮5内，调节内导体4长度至适当值，使Ka通道内驻波最小；内导体4开小尺寸环形槽，嵌入聚四氟乙烯环6，调整聚四氟乙烯环的间距，可使Ka通道驻波最小；同轴线外导体3叠加扼流槽7的上半部分；波导与同轴线交界处10倒圆角R。
Ka通道输出段2是一个探针式波导-同轴转换器，同轴线外导体3叠加扼流槽7的下半部分；内导体4顶端设计半球凸起8，调节其半径使TE10和TEM模式匹配最优；波导与同轴线连接部位10倒圆角R。
将Ka通道输入段1的内导体4插入Ka通道输出段2，扼流槽7上下部分间隙≥0.3mm，满足Ka通道输入段1、输出段2之间相对旋转需要。
Ku通道输入段11、Ku通道输出段12采用对称的门钮式波导-同轴转换器，波导壁宽边中心开螺纹孔，门钮14外表面加工螺纹，旋转门钮14，调节它在波导腔内的深度至适当值；门钮14内部加工扼流槽15；在波导腔内适当位置附加匹配栅16，使Ku通道的驻波最优；波导与同轴线连接部位18倒圆角R；同轴线外导体13叠加扼流槽17，上下部分间隙≥0.3mm，满足Ku通道输入段11、输出段12之间相对旋转需要。
将Ka通道输入段1从Ku通道输入段11的门钮14中心孔插入，从Ku通道输出段12的门钮14II中心孔穿出，Ka通道外导体3与Ku通道门钮14、14II孔径的间隙≥0.1mm。Ka通道外导体3充当Ku通道的同轴线内导体，实现Ka通道和Ku通道的嵌套。在Ka通道输入段1的扼流槽7外胶结一个吸波材料环9，提高Ka、Ku两个通道间的隔离度。
Ka通道的输入段1和Ku通道的输入段11与安装平台固定；Ka通道的输出段2和Ku通道的输出段12通过外部机械传动结构相连接。当驱动装置工作时，Ka通道输出段2和Ku通道输出段12将同步旋转。

Claims (1)

1.一种Ka和Ku波段双通道旋转关节，其特征在于：包括Ka通道和Ku通道，Ka通道输入为第一门钮式波导-同轴转换器，输出为探针式波导-同轴转换器，中间以Ka通道同轴线相连；Ku通道输入/输出为第二、第三门钮式波导-同轴转换器，中间以Ku通道同轴线相连；Ka通道的同轴线外导体充当Ku通道的同轴线内导体，实现两个通道的嵌套，Ku通道门钮式波导-同轴转换器的波导壁开螺纹孔，门钮外表面加工螺纹，门钮旋入波导；波导腔内附加匹配栅。
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