CN112072248A - 一种波导端口密封装置 - Google Patents

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吴强
曲志明
马建壮
王加路
张文兴
赵树伟
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Abstract

本发明公开了一种波导端口密封装置，属于电磁场毫米波领域。本发明包括密封柱；密封柱装入波导部件的端口处，密封柱采用过盈配合的形式，压入到波导端口内3mm～5mm处，能牢固地卡在波导内；密封柱的两端面采用补偿结构，即在两端面各设置一凹槽。本发明应用灵活，密封柱可以作为备用零件，根据波导部件的具体使用环境决定是否加密封柱，增加密封柱时，波导部件原有的结构不需要任何变动；密封柱两端面的补偿结构，使其对电磁波传输的影响降为很小；操作简单，密封柱采用过盈配合的设计形式，能牢固地卡在波导内，并且在波导内的位置对指标影响不大，方便人工操作；四是装入密封柱后，不影响波导部件的使用。

Description

一种波导端口密封装置
技术领域
本发明属于电磁场毫米波领域，具体涉及一种波导端口密封装置。
背景技术
在微波毫米波部件中，波导是一种非常重要的传输线形式，其实质是空心的金属管子，电磁波在管子内部的空气介质中传输。波导因传输频率高、插入损耗小等特点，广泛应用于各种微波毫米波部件中，这里称之为波导部件。波导形式多种多样，最常用的是矩形波导。
由于电磁波在波导中的空气介质里传输，使得波导部件从端口到内部均是开放的，外界空气中的灰尘、水汽、化学物质等杂质很容易从波导部件的端口进入到内部，从而引起损坏，如腐蚀、氧化等，造成可靠性的降低，特别是由多个波导部件组成的链路的最外端，最容易受到这种情况的影响。
目前，解决波导部件端口密封的方法有两种：一种是在端口外加一个盖子，平时固定住，使用时取下来，这种方法简单，但使用频繁时很不方便，另外，这种方法只能在波导未使用时进行保护，波导使用时必须将盖子拆除，端口仍是开放状态；另一种方法是将端口加工出一个凹槽，将非金属薄膜铺在槽底，再用带有波导的金属块将槽填平。这种方法的优点是薄膜使得波导部件内外隔离，并且由于薄膜厚度小，对电磁波传输的影响很小，缺点是结构比较复杂，要对波导部件进行加工，还要引入带有波导的金属块将槽填平，金属块自身还需要空间进行固定，这些结构带来的设计、加工，不但大幅提高波导部件的成本，而且累计误差对原性能指标带来不确定的影响，使生产难度加大。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种波导端口密封装置，在不破坏波导部件原有结构的情况下，加入起到隔离作用的密封柱，并通过密封柱的异形设计，消除因介质突变引起的电磁波反射；设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种波导端口密封装置，包括密封柱；密封柱装入波导部件的端口处，密封柱与波导端口尺寸一致，采用过盈配合的形式，压入到波导端口内3mm～5mm处，能牢固地卡在波导内；密封柱的两端面采用补偿结构，即在两端面各设置一凹槽，目的是引入等效附加电感来抵消等效并联电容的影响，起到高抗补偿作用，从而减少电磁波在传输过程中的反射。
优选地，密封柱，采用包括聚四氟乙烯、交联聚苯乙烯和聚酰亚胺在内的低介电常数的材料，以减小介质突变的程度，从而减小电磁波反射的强度。
优选地，密封柱的两端面的凹槽采用矩形结构；补偿结构的尺寸，由密封柱的材料的介电常数和传输电磁波的频率决定。
优选地，使用密封柱时，波导部件原有的结构不需要任何变动。
优选地，密封柱在波导内的位置偏差对指标影响不大，方便人工操作。
本发明所带来的有益技术效果：
密封柱装入波导部件的端口处，用来防止外界的物质进入到内部，避免所带来的腐蚀、氧化等破坏。
一是应用灵活，密封柱可以作为备用零件，根据波导部件的具体使用环境决定是否加密封柱，增加密封柱时，波导部件原有的结构不需要任何变动；二是密封柱两端面的补偿结构，使其对电磁波传输的影响降为很小；三是操作简单，密封柱采用过盈配合的设计形式，能牢固地卡在波导内，并且在波导内的位置对指标影响不大，方便人工操作；四是装入密封柱后，不影响波导部件的使用。
附图说明
图1是矩形波导的电磁波传输示意图。
图2是目前常用的波导部件示意图。
图3是目前常用的端口加盖保护法的示意图。
图4是目前采用非金属薄膜保护法的示意图。
图5是本发明的密封柱示意图。
图6是矩形波导密封柱的仿真效果图。
其中，1-盖板；2-非金属薄膜；3-波导金属块；4-波导部件。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
图1是矩形波导的电磁波传输示意图。当没有其他介质引入时，其传输状态是非常理想的，没有任何反射。
图2是目前常用的波导部件示意图。
微带片直接暴露在波导内的空气介质中，端口外的杂质可以顺着波导通道达到内部。
图3是目前常用的端口加盖保护法的示意图。
当波导部件不使用时，盖板1用螺钉固定在波导端口外，起到保护内部的作用。
缺点是：当波导部件使用时，必须拆除，失去保护作用。
图4是目前采用非金属薄膜保护法的示意图。
非金属薄膜2通常只用0.05mm～0.1mm厚；波导金属块3，用以将非金属薄膜2固定压平；波导金属块3、波导部件4之间通过过盈配合或螺钉固定。该方法目的是：在波导传输通路上设置一层薄膜，使得波导部件内外隔离，由于膜很薄，对电磁波传输的影响很小。缺点是：结构比较复杂，加工难度大，成本较高。
如图5所示，本发明在密封柱两端面引入补偿结构，即在两端面各加工一补偿凹槽，目的是引入等效附加电感来抵消等效并联电容的影响，起到高抗补偿作用，从而减少电磁波在传输过程中的反射。应用于矩形波导的密封柱，其凹槽采用矩形，补偿凹槽尺寸根据密封柱材料的介电常数、传输电磁波的频率决定。密封柱与波导端口尺寸一致。
该发明设计的密封柱，材料采用低介电常数的材料，可以是聚四氟乙烯、交联聚苯乙烯、聚酰亚胺，以减小介质突变的程度，从而减小电磁波反射的强度。密封柱截面外形与波导相同，尺寸比波导大0.01mm～0.02mm，在装配时以过盈配合的方式压入到波导端口内2mm～3mm处。由于密封柱的引入，电磁波传输由原来的单一空气改变为“空气-密封柱-空气”，密封柱的两端面即为介质突变处，相当于并联两个电容，电磁波在此处会发生变化，一部分能量会反射回去，造成波导传输效率变差。
图6是矩形波导密封柱的仿真效果图。
密封柱材料以聚四氟乙烯为例，在(60～90)GHz波段，回波损耗小于-20dB，插入损耗小于0.06dB。
该发明设计的密封柱结构，具有很多优点：1、应用灵活，密封柱可以作为备用零件，根据波导部件的具体使用环境决定是否加密封柱，增加密封柱时，波导部件原有的结构不需要任何变动；2、操作简单，密封柱采用过盈配合的设计形式，冷冻收缩后装入，恢复至常温时，能牢固地卡在波导内，并且在波导内的位置对指标影响不大，方便人工操作；3、密封柱两端面的补偿结构，使其对电磁波传输的影响降为很小，由于密封柱通常用于多个波导部件组成的链路的最外端，一个密封柱即可实现全链路的密封，性能优势明显。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种波导端口密封装置，其特征在于：包括密封柱；密封柱装入波导部件的端口处，密封柱采用过盈配合的形式，压入到波导端口内3mm～5mm处，能牢固地卡在波导内；密封柱的两端面采用补偿结构，即在两端面各设置一凹槽。
2.根据权利要求1所述的波导端口密封装置，其特征在于：密封柱，采用包括聚四氟乙烯、交联聚苯乙烯和聚酰亚胺在内的低介电常数的材料，以减小介质突变的程度，从而减小电磁波反射的强度。
3.根据权利要求1所述的波导端口密封装置，其特征在于：密封柱的两端面的凹槽采用矩形结构；补偿结构的尺寸，由密封柱的材料的介电常数和传输电磁波的频率决定。
4.根据权利要求1所述的波导端口密封装置，其特征在于：使用密封柱时，波导部件原有的结构不需要任何变动。
5.根据权利要求1所述的波导端口密封装置，其特征在于：密封柱在波导内的位置偏差对指标影响不大，方便人工操作。
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