CN113097675A - 一种表面波传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种表面波传输装置，涉及通信技术领域。本发明实施例包括：馈电同轴接头、扩口锥形同轴、同轴耦合器和电力线。其中，馈电同轴接头的输入端用于连接信源，输入的横电磁波流入同轴耦合器部分；用于接触电力线的同轴耦合器部分，将输入的横电磁波TEM模式的电磁波转换为横磁波TM模式的表面波，并耦合到单导体传输线上。发射端和接收端的结构相同。馈电同轴接头、扩口锥形同轴和同轴耦合器可制成以纵切面对称的两部分，以允许直接将传输装置安装在现有电力线上，而无需切割或再穿线。

Description

一种表面波传输装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及传输一种表面波传输装置。

背景技术

以往的单导线输电线路传输装置是采用一种简单的锥形结构将表面波模式激励到绝缘的单导线传输线上。原有的装置在模式转换时带来不小的辐射损耗，以及在支持宽带范围时表面波模式的传输衰减，需要较长的锥形和较宽的锥形口，以便在单导体上激发表面波模式。将这些先前的设计安装到导体上也需要一些复杂的工程，要求断开传输线，以便传输可以通过同轴接口SMA连接到线路上以便连接。如果传输装置要安装在预先存在的单导体电力线上时，这会带来一定的难度和挑战。

发明内容

本发明实施例的目的在于改进了先前传输装置的性能和实用性，传输装置用于在单导体传输线上转换准TEM横电磁波模式传输到表面波横磁波TM模式传输。具体技术方案如下：

一种表面波传输装置，包括：馈电同轴接头、扩口锥形同轴、同轴耦合器和电力线；

所述馈电同轴接头的输入端用于连接信源；所述馈电同轴接头包括第一接口和第二接口；所述第一接口和第二接口同轴设置且分别固定在所述同轴耦合器相对的两侧外壁面上；所述第一接口和所述第二接口分别传输幅度相同且相位相差180°的准TEM横电磁波信号；

所述同轴耦合器分别连接所述馈电同轴接头的输出端和所述扩口锥形同轴的输入端，所述同轴耦合器包括第一内导体、包覆第一内导体的第一绝缘层、耦合铜芯和第一壳体，所述第一内导体用于传输TM模式的电磁波；

所述同轴耦合器用于将TEM模式的电磁波转换为TM模式的电磁波。

所述扩口锥形同轴包括与同轴耦合器的第一绝缘层相连的第二绝缘层、第二壳体以及支撑结构；所述第二绝缘层包覆第二内导体；所述第二内导体一端连接所述第一内导体，另一端连接所述电力线。

所述第一壳体上开设连通所述馈电同轴接头的第一通孔；所述第一绝缘层对应所述第一通孔开设第二通孔；所述耦合铜芯依次穿过第一通孔和第二通孔以连接所述馈电同轴接头和所述第一内导体。

所述第一壳体和所述第二壳体均为金属壳体。

所述第二壳体呈喇叭状结构，且口径大小呈指数式变化；所述第一壳体与所述第二壳体的小口端平滑相接设置。

所述第二壳体和电力线的材料包括铜；所述第一接口和第二接口的内外导体材料均为铜，中间区域为空气介质。

所述第一绝缘层的相对介电常数与所述第二绝缘层的相对介电常数相同。

所述第一绝缘层、第二绝缘层通过增材制造成型。

所述电力线的两端分别设置所述同轴耦合器与扩口锥形同轴组件。

两组所述同轴耦合器与扩口锥形同轴组件在所述电力线两端呈镜像对称分布。

本发明实施例的技术特征至少可以带来以下有益效果：

本发明同轴耦合器与扩口锥形同轴的所有部分可制成对称两部分，当然，耦合铜芯可以不完全对称；第一绝缘层和第二绝缘层通过增材制造成型，并通过支撑结构与外壳相连，因此可实现一体化加工两个部分。允许将传输装置简单而容易地组装在现有线路上，并且安装时不需要切割或穿线。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种表面波传输装置的纵切对称部分整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的表面波传输装置的侧立面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的表面波传输装置的横截面图。

附图标记说明：

1、馈电同轴接头；11、第一接口；12、第二接口；2、扩口锥形同轴；21、第二壳体；22、第二绝缘层；23、支撑结构；3、同轴耦合器；31、第一绝缘层；32、耦合铜芯；33、第一壳体；4、电力线。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

为了改进了先前传输装置的性能和实用性，本发明实施例提供了一种表面波传输装置，

如图1所示为其一种具体实施方式，发射和接收的对称装置。展示了纵切对称的一部分，该表面波传输装置包括：馈电同轴接头1、扩口锥形同轴2、同轴耦合器3和电力线4。

如图2所示，传输装置的发射端或者接收端的截面图(xoz面)，馈电同轴接头1包括第一接口11和第二接口12，如图3所示，第一接口11和第二接口12分别固定在同轴耦合器3的相对的两侧外壁面上且同轴设置，第一接口11和第二接口12输入等幅、反相(相位相差180°)的准TEM横电磁波信号至同轴耦合器3部分。

同轴耦合器3分别连接馈电同轴接头1的输出端和扩口锥形同轴2的输入端，同轴耦合器3包括第一内导体、包覆第一内导体的第一绝缘层31、耦合铜芯32和第一壳体33，第一内导体用于传输TM模式的电磁波。第一壳体33上开设连通馈电同轴接头1的第一通孔。第一绝缘层31对应第一通孔开设第二通孔，耦合铜芯32依次穿过第一通孔和第二通孔以连接馈电同轴接头和第一内导体，通过第一内导体连接电力线4的导电线。

对称的差分馈电结构可以实现准横电磁波(Transverse Electromagnetic wave，TEM)模式的电磁波到均匀横磁波(Transverse Magnetic wave，TM)模式的表面波的转换。

如图2所示，扩口锥形同轴2包括与同轴耦合器3的第一绝缘层31相连的第二绝缘层22、第二壳体21以及支撑结构23。第二绝缘层22包覆第二内导体，第二内导体一端连接第一内导体，另一端连接电力线4的导电线。

扩口锥形同轴2可以很好的抑制TM模式表面波的辐射漏波，第二壳体21呈喇叭状结构，且口径大小呈指数式变化，具有增大带宽的效应。支撑结构23沿径向设置在第二壳体21大口径一端并与第二绝缘层22紧固相连。第一壳体33与第二壳体21的小口端平滑相接设置。

本实施例中，第一内导体、第二内导体和电力线4的导电线同轴设置。第一壳体33和第二壳体21均为金属壳体。

第二壳体21和电力线4的材料包括铜。第一接口11和第二接口12的内外导体材料均为铜，中间区域为空气介质。

第一绝缘层31的相对介电常数与第二绝缘层22的相对介电常数相同。

第一绝缘层31、第二绝缘层22均通过增材制造成型在对应的壳体上，可一体化设计。

本实施例中，电力线4的两端分别设置同轴耦合器3与扩口锥形同轴2组件。两组同轴耦合器3与扩口锥形同轴2组件在电力线4两端呈镜像对称分布，形成发射端和接收端。当然，如图1所示，馈电同轴接头1、扩口锥形同轴2和同轴耦合器3可制成以纵切面对称的两部分，以允许直接将传输装置安装在现有电力线上，而无需切割或再穿线。

电磁波能够在以下三种传输模式的任一传输模式下传输：TEM模式、TM模式和横电波(Transverse Electric wave，TE)模式。

其中，TEM模式的电磁波在传播方向上没有电场分量和磁场分量。

TE模式的电磁波在传播方向上有磁场分量，但没有电场分量。

TM模式的电磁波在传播方向上有电场分量，但没有磁场分量。

一种特别简单的导波结构是由分隔两种不同材料的平面所构成，沿此表面被导的电磁波称为表面波。由于表面波的相速度小于空间电磁波的相速度，因此具有慢波的特性。它被束缚在导体和介质的界面附近，并在传播过程中沿垂直于界面的方向呈指数衰减。其传输模式一般为以TM模为基模的混合模。

这项技术的电力线4包括具有厚介质护套的单导体传输线、绝缘导线(被称为“Goubau线”、“G线”、表面波传输线)，也可使用没有外层绝缘介质的裸导线。

一根覆有介质层的导线可以极小的衰减在低频下支持一个电磁波的现象被高包所分析验证。以高包线著称的这一结构的传输模式，通常也被称为表面波。

信源发出的电磁波可以是毫米波信号。

在本发明实施例中，馈电同轴接头1的特征阻抗为50欧姆，接口的尺寸为外径1.85毫米(millimeter，mm)，内导体直径为0.8mm。

可选的，馈电同轴接头1的特征阻抗可为75欧姆，可达到更好的耦合效果。

如图2所示，其中，加工时以yoz面为对称面。发射端或接收端的同轴耦合器3的第一壳体33和扩口锥形同轴2的第二壳体21以及支撑结构23可以一块金属铸造成型，可在边缘设计插孔，使得装置机械固定。耦合铜芯32可以与第一接口11或第二接口12一体化加工。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种表面波传输装置，其特征在于，包括：馈电同轴接头(1)、扩口锥形同轴(2)、同轴耦合器(3)和电力线(4)；

所述馈电同轴接头(1)的输入端用于连接信源；所述馈电同轴接头(1)包括第一接口(11)和第二接口(12)；所述第一接口(11)和第二接口(12)同轴设置且分别固定在所述同轴耦合器(3)相对的两侧外壁面上；所述第一接口(11)和所述第二接口(12)分别传输幅度相同且相位相差180°的准TEM横电磁波信号；

所述同轴耦合器(3)分别连接所述馈电同轴接头(1)的输出端和所述扩口锥形同轴(2)的输入端，所述同轴耦合器(3)包括第一内导体、包覆第一内导体的第一绝缘层(31)、耦合铜芯(32)和第一壳体(33)，所述第一内导体用于传输TM模式的电磁波；

所述同轴耦合器(3)用于将TEM模式的电磁波转换为TM模式的电磁波。

2.根据权利要求1所述的表面波传输装置，其特征在于，所述扩口锥形同轴(2)包括与同轴耦合器(3)的第一绝缘层(31)相连的第二绝缘层(22)、第二壳体(21)以及支撑结构(23)；所述第二绝缘层(22)包覆第二内导体；所述第二内导体一端连接所述第一内导体，另一端连接所述电力线(4)。

3.根据权利要求2所述的表面波传输装置，其特征在于，所述第一壳体(33)上开设连通所述馈电同轴接头(1)的第一通孔；所述第一绝缘层(31)对应所述第一通孔开设第二通孔；所述耦合铜芯(32)依次穿过第一通孔和第二通孔以连接所述馈电同轴接头和所述第一内导体。

4.根据权利要求3所述的表面波传输装置，其特征在于，所述第一壳体(33)和所述第二壳体(21)均为金属壳体。

5.根据权利要求4所述的表面波传输装置，其特征在于，所述第二壳体(21)呈喇叭状结构，且口径大小呈指数式变化；所述第一壳体(33)与所述第二壳体(21)的小口端平滑相接设置。

6.根据权利要求2所述的表面波传输装置，其特征在于，所述第二壳体(21)和电力线(4)的材料包括铜；所述第一接口(11)和第二接口(12)的内外导体材料均为铜，中间区域为空气介质。

7.根据权利要求2所述的表面波传输装置，其特征在于，所述第一绝缘层(31)的相对介电常数与所述第二绝缘层(22)的相对介电常数相同。

8.根据权利要求2所述的表面波传输装置，其特征在于，所述第一绝缘层(31)、第二绝缘层(22)通过增材制造成型。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的表面波传输装置，其特征在于，所述电力线(4)的两端分别设置所述同轴耦合器(3)与扩口锥形同轴(2)组件。

10.根据权利要求9所述的表面波传输装置，其特征在于，两组所述同轴耦合器(3)与扩口锥形同轴(2)组件在所述电力线(4)两端呈镜像对称分布。

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