CN111244591A

CN111244591A - 一种同轴传输线共面补偿结构

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Publication number: CN111244591A
Application number: CN202010185455.0A
Authority: CN
Inventors: 潘勤娟; 其他发明人请求不公开姓名
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2020-06-05

Abstract

本发明技术方案公开了一种同轴传输线共面补偿结构，包括外导体、安装于所述外导体内腔中的内导体以及，安装于所述外导体的内腔中且分别与所述内导体和所述的外导体接触的介质支撑，其特征在于，所述内导体与所述介质支撑接触的端面为所述外导体的径向最小面，和/或所述外导体与所述介质支撑接触的位置处于所述介质支撑的两侧形成有环槽；本发明通过减小内导体上与介质支撑接触的端面的面积以缩小不连续电容的大小，同时由于内导体与介质支撑之间形成电感补偿区，以引入等效电感来补偿剩余的不连续电容。

Description

一种同轴传输线共面补偿结构

技术领域

本发明涉及射频微波通信技术领域，尤其是涉及一种同轴传输线共面补偿结构。

背景技术

同轴传输线由外直径为d的圆柱内导体和内直径为D的圆柱壳外导体构成，内、外导体均为理想导体，内、外导体之间可以填充介质或者空气。

常用的空气介质同轴传输线使用介质支撑来保持内、外导体之间的相对位置，由于介质支撑的引入，使内、外导体的尺寸d和D发生突变，不仅改变了同轴传输线的结构，还在介质支撑存在的地方引入了不连续性，因此必须引入本地补偿来抵消不连续性的影响。共面补偿就是在介质支撑两侧出现不连续的面上引进补偿来抵消不连续性的影响的一种方法。

目前常用的方案是在介质支撑与空气交界的端面上将介质挖去一部分，可以是圆环凹槽，或若干圆形不通的沉孔、通孔，或其他特殊形状，产生的效果取决于挖去部分介质的体积大小，形成小电感来补偿阶梯不连续电容。

上述方案由于各种原因导致实施起来具有一定的局限性，比如介质支撑的材料都是以各种工程塑料为主，不同的塑料具有不同的物理特性，设计时主要考虑的有：相对介电常数、表面硬度、机械强度、耐热性、电绝缘性、耐腐蚀性等，由于在各种参数间不同情况下取舍时，导致介质支撑被过度加工成不同的形状，而且工程塑料机械加工，加工难度非常大，公差和批次一致性保证困难，其在被加工时和被使用时，产生的不确定性(如机加工时的机械形变、注塑加工时的相对介电常数变化或可能参入杂质，比如气体、使用过程中受热后的热形变等)，形状越复杂，不确定性产生的误差就越大，加工成型的难度也越大，同时增加了产品的开发周期，这些都无形中降低了产品的电气性能、成品率，进而大大增加了成本。

发明内容

本发明解决的技术问题是现有技术通过将介质支撑加工成不同形状以形成电感来补偿不连续电容的方法，加工难度大，加工误差大，增加了开发周期，降低了产品的电气性能及成品率。

为解决上述的技术问题，本发明技术方案提供一种同轴传输线共面补偿结构，包括外导体、安装于所述外导体内腔中的内导体以及，安装于所述外导体的内腔中且分别与所述内导体和所述的外导体接触的介质支撑，其中，所述内导体与所述介质支撑接触的端面为所述内导体的径向最小面，和/或所述外导体与所述介质支撑接触的位置处于所述介质支撑的两侧形成有环槽。

可选地，所述介质支撑为圆环柱状，所述介质支撑的外圆壁与所述外导体的内壁接触，所述介质支撑的两端的圆环面与所述内导体的端面接触。

可选地，所述介质支撑为圆环柱状，所述介质支撑的外圆壁嵌入所述外导体的内壁，所述介质支撑的两端的圆环面与所述内导体的端面接触。

可选地，所述内导体呈阶梯轴、锥形轴或异构轴的结构，阶梯轴、锥形轴或异构轴的所述内导体的最小径向端面与所述介质支撑接触。

可选地，异构轴为同一轴的不同轴部的径向截面形状不同，且径向截面面积从一段至另一端逐渐增加或减小，径向截面面积最小的端面与所述介质支撑的圆环面接触。

可选地，所述内导体的最大端的径向表面至所述介质支撑的圆环面之间的径向空间形成电感补偿区。

可选地，所述介质支撑为圆环柱状，所述内导体贯穿所述介质支撑，所述外导体的内壁在与所述介质支撑接触的两侧位置处开设环槽，所述环槽为圆环槽、锥环槽或圆环锥环槽，所述介质支撑的外圆壁接触或嵌入两所述环槽之间的所述外导体的内壁。

可选地，所述环槽的轴向尺寸所在的径向空间形成电感补偿区。

可选地，所述外导体、所述内导体以及所述介质支撑的结构均为回转结构件。

本发明技术方案的有益效果是：

本发明通过减小内导体上与介质支撑接触的端面的面积以缩小不连续电容的大小，同时由于内导体与介质支撑之间形成电感补偿区，以引入等效电感来补偿剩余的不连续电容。并且无需对介质支撑进行加工，仅需要对内导体或外导体进行加工即可，由于内外导体的结构尺寸均比介质支撑大，相对能够降低加工难度，有效解决了介质支撑无法精密加工或加工难度大的问题。

附图说明

图1为现有技术的一种空气介质同轴传输线使用介质支撑的几种结构；

图2为现有技术的另一种空气介质同轴传输线使用介质支撑的几种结构；

图3为本发明实施例中第一种同轴传输线共面补偿结构系列示意图；

图4为本发明实施例中第二种同轴传输线共面补偿结构系列示意图；

图5为本发明实施例中第三种同轴传输线共面补偿结构系列示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

请参见图3至图5所示，示出了一种实施例的同轴传输线共面补偿结构，包括外导体1、安装于外导体1内腔中的内导体2以及，安装于外导体1的内腔中且分别与内导体2和的外导体1接触的介质支撑3，其中，内导体2与介质支撑3接触的端面为内导体2的径向最小面，和/或外导体1与介质支撑3接触的位置处于介质支撑3的两侧形成有环槽4。

本实施例中，介质支撑3为圆环柱状，介质支撑3的外圆壁与外导体1的内壁接触，介质支撑3的两端的圆环面与内导体2的端面接触。

本实施例中，介质支撑3为圆环柱状，介质支撑3的外圆壁嵌入外导体1的内壁，介质支撑3的两端的圆环面与内导体2的端面接触。

本实施例中，内导体2呈阶梯轴、锥形轴或异构轴的结构，阶梯轴、锥形轴或异构轴的内导体2的最小径向端面与介质支撑3接触。

本实施例中，异构轴为同一轴的不同轴部的径向截面形状不同，且径向截面面积从一段至另一端逐渐增加或减小，径向截面面积最小的端面与介质支撑3的圆环面接触。

本实施例中，内导体2的最大端的径向表面至介质支撑3的圆环面之间的径向空间形成电感补偿区。

本实施例中，介质支撑3为圆环柱状，内导体2贯穿介质支撑3，外导体1的内壁在与介质支撑3接触的两侧位置处开设环槽4，环槽4为圆环槽、锥环槽或圆环锥环槽，介质支撑3的外圆壁接触或嵌入两环槽4之间的外导体1的内壁。

本实施例中，环槽4的轴向尺寸所在的径向空间形成电感补偿区。

本实施例中，外导体1、内导体2以及介质支撑3的结构均为回转结构件。

通过以下说明进一步地认识本发明的特性及功能。

如图1a、1b、1c所示，为常见的空气介质同轴传输线使用介质支撑的几种结构，从这几种形式可以看出，在放介质支撑的地方，内、外导体上尺寸发生改变，形成了圆槽，几何形状上出现了阶梯，正因为这些阶梯，必然引入了不连续电容，但均未做共面补偿处理。

如图2a、2b、2c所示，为在图1的基础上，通过在介质支撑与空气交界的端面上将非金属介质挖去一部分，可以是圆环凹槽，或若干圆形不通的沉孔、通孔，或其他特殊形状，产生的效果取决于挖去部分介质的体积大小，形成小电感来补偿阶梯不连续电容，但并没有缩小不连续电容。

如图3a、4a、5a所示，为在图1a介质支撑基础上，通过在介质支撑与空气交界的端面上将金属内导体去除一部分，去除部分可以是圆环状、锥环状、圆环加锥环状，或其他特殊形状(产生的效果取决于挖去部分金属的位置和形状)。通过将内导体的最小端面与介质支撑接触，既缩小了不连续电容的大小，同时形成了电感补偿区而引入了等效电感来补偿剩余的不连续电容。

如图3b所示，为在图1b介质支撑基础上，通过在介质支撑与空气交界的端面上将金属内导体去除一部分，去除部分可以是圆环状、锥环状、圆环加锥环状，或其他特殊形状(产生的效果取决于挖去部分金属的位置和形状)。通过将内导体的最小端面与介质支撑接触，既缩小了不连续电容的大小，同时形成了电感补偿区而引入了等效电感来补偿剩余的不连续电容。

如图4b所示，为在图1b介质支撑基础上，通过在介质支撑与空气交界的端面上将金属内导体和金属外导体同时去除一部分，去除部分可以是圆环状、锥环状、圆环加锥环状，或其他特殊形状(产生的效果取决于挖去部分金属的位置和形状)。通过将内导体的最小端面与介质支撑接触，既缩小了不连续电容的大小，同时形成了电感补偿区而引入了等效电感来补偿剩余的不连续电容。

如图5b所示，为在图1b介质支撑基础上，通过在介质支撑与空气交界的端面上将金属外导体去除一部分，去除部分可以是圆环状、锥环状、圆环加锥环状，或其他特殊形状(产生的效果取决于挖去部分金属的位置和形状)。通过将内导体的最小端面与介质支撑接触，既缩小了不连续电容的大小，同时形成了电感补偿区而引入了等效电感来补偿剩余的不连续电容。

如图3c、4c、5c所示，为在图1c介质支撑基础上，通过在介质支撑与空气交界的端面上将金属外导体去除一部分，去除部分可以是圆环状、锥环状、圆环加锥环状，或其他特殊形状(产生的效果取决于挖去部分金属的位置和形状)。通过将内导体的最小端面与介质支撑接触，既缩小了不连续电容的大小，同时形成了电感补偿区而引入了等效电感来补偿剩余的不连续电容。

如图3至图5中的同轴传输线共面补偿结构，具有以下优点：

1、本实施例的同轴传输线共面补偿结构，由于非金属材料的各种物理特性，如果形状过度复杂，加工工艺过度复杂，则产生的不确定性和误差也就越大，同时也增加了可实现的难度。所以介质支撑的形状越简单越好，可以有效降低在被加工时和被使用时产生的不确定性和误差。

2、本实施例的同轴传输线共面补偿结构密封性好，环形圆周上没有挖空区域或开通孔，避免污染物通过通孔从同轴传输线一侧进入到另一侧。

3、本实施例的同轴传输线共面补偿结构的介质支撑具有整体性，即一体加工成型，保证了材料的有效耐压不被破坏，如果增加了耐压更低的空气，则会显著降低支撑段的耐压强度。

4、本实施例的同轴传输线共面补偿结构中，由于介质支撑的形状简单化，使得过去无法实现的尺寸可以得以实现，比如0.5mm以下的厚度。

值得注意的是，本实施例中，金属内导体和金属外导体需要去除部分的大小、多少、形状等，达到补偿阶梯不连续电容最佳，主要根据介质支撑与内、外导体配合松紧程度、挤压量是多少，使支撑强度保持在理论计算值为准，这就需要设计师的经验。现在可以借助高频仿真软件(HFSS)计算校准设计的正确性，而且可以修改，不断完善，直至最佳状态。

本实施例的介质支撑为环形实心固体薄片，端面上没有圆环凹槽，环形圆周上没有挖空区域或开通孔，避免污染物通过通孔从同轴传输线一侧进入到另一侧。在绝缘环两侧的内导体和、或外导体圆周上，通过去除一部分，去除部分可以是圆环状、锥环状、圆环加锥环状，或其他特殊形状(产生的效果取决于挖去部分金属的位置和形状)，既缩小了不连续电容的大小，同时也引入了等效电感来补偿剩余的不连续电容。共面补偿就是在出现不连续的面上引进补偿。

综上，本发明提供了多种同轴传输线设计过程中的共面补偿结构方案，解决了由于绝缘环(介质支撑)材料的物理特性原因导致的加工困难、加工精度和一致性等不确定性产生的误差，提高了电气性能的指标；同时大大降低了加工的难度，可以有效的提高成功率，极大的缩短了研发周期，进而显著的降低了各类同轴传输线产品成型的成本；由于降低了加工难度，进而突破了过去无法加工实现的情况，能使更多的设计思路得到实现的可能。通过减小内导体上与介质支撑接触的端面的面积以缩小不连续电容的大小，同时由于内导体与介质支撑之间形成电感补偿区，以引入等效电感来补偿剩余的不连续电容。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种同轴传输线共面补偿结构，包括外导体、安装于所述外导体内腔中的内导体以及，安装于所述外导体的内腔中且分别与所述内导体和所述的外导体接触的介质支撑，其特征在于，所述内导体与所述介质支撑接触的端面为所述内导体的径向最小面，和/或所述外导体与所述介质支撑接触的位置处于所述介质支撑的两侧形成有环槽。

2.根据权利要求1所述的同轴传输线共面补偿结构，其特征在于，所述介质支撑为圆环柱状，所述介质支撑的外圆壁与所述外导体的内壁接触，所述介质支撑的两端的圆环面与所述内导体的端面接触。

3.根据权利要求1所述的同轴传输线共面补偿结构，其特征在于，所述介质支撑为圆环柱状，所述介质支撑的外圆壁嵌入所述外导体的内壁，所述介质支撑的两端的圆环面与所述内导体的端面接触。

4.根据权利要求2或3所述的同轴传输线共面补偿结构，其特征在于，所述内导体呈阶梯轴、锥形轴或异构轴的结构，阶梯轴、锥形轴或异构轴的所述内导体的最小径向端面与所述介质支撑接触。

5.根据权利要求3或4所述的同轴传输线共面补偿结构，其特征在于，异构轴为同一轴的不同轴部的径向截面形状不同，且径向截面面积从一段至另一端逐渐增加或减小，径向截面面积最小的端面与所述介质支撑的圆环面接触。

6.根据权利要求4或5所述的同轴传输线共面补偿结构，其特征在于，所述内导体的最大端的径向表面至所述介质支撑的圆环面之间的径向空间形成电感补偿区。

7.根据权利要求1所述的同轴传输线共面补偿结构，其特征在于，所述介质支撑为圆环柱状，所述内导体贯穿所述介质支撑，所述外导体的内壁在与所述介质支撑接触的两侧位置处开设环槽，所述环槽为圆环槽、锥环槽或圆环锥环槽，所述介质支撑的外圆壁接触或嵌入两所述环槽之间的所述外导体的内壁。

8.根据权利要求7所述的同轴传输线共面补偿结构，其特征在于，所述环槽的轴向尺寸所在的径向空间形成电感补偿区。

9.根据权利要求1所述的同轴传输线共面补偿结构，其特征在于，所述外导体、所述内导体以及所述介质支撑的结构均为回转结构件。