CN113241508B - 一种手动式波导衰减切换装置、测试仪及切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种手动式波导衰减切换装置、测试仪及切换方法。该装置包括一个波导衰减切换模块，所述波导衰减切换模块包括定子部分和动子部分，所述定子部分包括磁铁垫板和结构块，所述结构块内设有垂直分布的传输腔与凹槽，且传输腔与凹槽贯穿结构块；所述动子部分置于凹槽内，并贯穿整个定子部分；所述动子部分包括波导滑块、磁铁柱和衰减片，所述波导滑块包括第一波导通孔和第二波导通孔，所述第二波导通孔内嵌衰减片；所述波导滑块与磁铁柱连接，所述磁铁柱与磁铁垫板磁性吸合。

Description

一种手动式波导衰减切换装置、测试仪及切换方法

技术领域

本发明属于毫米波测量领域，具体涉及一种手动式波导衰减切换装置、测试仪及切换方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在毫米波测量领域中，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，并且由于是将空气作为传输介质，波导可以传输很大功率的电磁波信号。波导形式多种多样，最常用的是矩形波导。

由于毫米波段的电磁场波长短、频率高，通常在100GHz以上，能测量毫米波的仪器都是非常昂贵的精密仪器，通常对被测电磁波的功率都有严格要求，如果超出了指定值，不但造成测试失准，而且会对测试仪器内部的核心部件带来不可逆转的损害，甚至烧毁。

在毫米波仪器测试过程中，经常会遇到大功率信号，必须对该信号进行衰减处理，降低到一定水平后，再进行测量，否则，将会对测试仪器带来巨大的损害。

目前，解决大功率电磁波的测试方法有两种：一种是设计专门的大功率测试仪器，其内部特别增加了波导衰减器，但这是无法选择的，仪器只能测量大功率电磁波，而对于小功率的电磁波，波导衰减器会同样衰减，衰减后的功率会小到无法测量，这就造成测试仪器的应用范围较窄；另一种方法是测试仪器附带一个波导衰减器，当测量大功率电磁波时，将该波导衰减器用螺钉固定在测试端口上，测试完成后再取下来，这种方法不但拆装麻烦，而且容易造成波导端面损伤，影响测试精度。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种手动式波导衰减切换装置、测试仪及切换方法，本发明通过手动切换直流和衰减之间的切换开关，不需要更换原有测试仪器内部的硬件，装配操作简单，并且对波导内电磁波传输的影响微小，保证了测试的准确性。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

第一个方面，本发明提供了一种手动式波导衰减切换装置。

一种手动式波导衰减切换装置，包括一个波导衰减切换模块，所述波导衰减切换模块包括定子部分和动子部分，所述定子部分包括磁铁垫板和结构块，所述结构块内设有垂直分布的传输腔与凹槽，且传输腔与凹槽贯穿结构块；

所述动子部分置于凹槽内，并贯穿整个定子部分；所述动子部分包括波导滑块、磁铁柱和衰减片，所述波导滑块包括第一波导通孔和第二波导通孔，所述第二波导通孔内嵌衰减片；所述波导滑块与磁铁柱连接，所述磁铁柱与磁铁垫板磁性吸合。

进一步的，磁铁柱包括第一磁铁柱和第二磁铁柱，所述磁铁垫板包括第一磁铁垫板和第二磁铁垫板，所述第一磁铁柱与第一磁铁垫板的极性相反，所述第二磁铁柱与第二磁铁垫板的极性相反。

第二个方面，本发明提供了一种手动式波导衰减切换装置。

一种手动式波导衰减切换装置，包括两个波导衰减切换模块，每个所述波导衰减切换模块包括定子部分和动子部分，所述定子部分包括磁铁垫板和结构块，所述结构块内设有垂直分布的传输腔与凹槽，且传输腔与凹槽贯穿结构块；所述动子部分置于凹槽内，并贯穿整个定子部分；所述动子部分包括波导滑块、磁铁柱和衰减片，所述波导滑块包括第一波导通孔和第二波导通孔，所述第二波导通孔内嵌衰减片；所述波导滑块与磁铁柱连接，所述磁铁柱与磁铁垫板磁性吸合。

进一步的，磁铁柱包括第一磁铁柱和第二磁铁柱，所述磁铁垫板包括第一磁铁垫板和第二磁铁垫板，所述第一磁铁柱与第一磁铁垫板的极性相反，所述第二磁铁柱与第二磁铁垫板的极性相反。

第三个方面，本发明提供了一种测试仪。

一种测试仪，包括上述第一个方面或者第二个方面所述的手动式波导衰减切换装置。

第四个方面，本发明提供了一种手动式波导衰减切换方法。

一种手动式波导衰减切换方法，采用上述第一个方面或者第二个方面所述手动式波导衰减切换装置，包括：

按动第一磁铁柱使第一磁铁柱和第一磁铁垫板吸合，第二磁铁柱与第二磁铁垫板分离，第一波导通孔与传输腔连通，切换到直通状态；

按动第二磁铁柱使第二磁铁柱和第二磁铁垫板吸合，第一磁铁柱与第一磁铁垫板分离，第二波导通孔与传输腔连通，切换到衰减状态。

第五个方面，本发明提供了一种手动式波导衰减切换方法。

一种手动式波导衰减切换方法，采用上述第三个方面所述的测试仪，包括：

按动第一磁铁柱使第一磁铁柱和第一磁铁垫板吸合，第二磁铁柱与第二磁铁垫板分离，第一波导通孔与传输腔连通，切换到直通状态；

按动第二磁铁柱使第二磁铁柱和第二磁铁垫板吸合，第一磁铁柱与第一磁铁垫板分离，第二波导通孔与传输腔连通，切换到衰减状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明解决了毫米波仪器测试过程中遇到的不同功率的被测信号的问题。

应用灵活，可以作为测试仪器的附件，固定在端口，原有测试仪器不需要任何改动。

操作简单，只需要按照直通和衰减的指示按下即可。

设计变更简单，可以根据不同衰减需要，改变衰减片的衰减量，也可以将直通波导改造为另一个衰减通道，使该装置有两种不同的衰减量。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的手动式波导衰减切换装置的外形图；

图2是本发明的手动式波导衰减切换装置的剖视图；

图3是本发明的定子部分的外形图；

图4是本发明的定子部分的剖视图；

图5是本发明的动子部分的外形图；

图6是本发明的动子部分的剖视图；

图7(a)-图7(b)是本发明的手动式波导衰减切换装置的两种状态；

图8是本发明的手动式波导衰减切换装置应用示意图；

图9是本发明手动式波导衰减切换装置另一种实施方式的剖视图(两级串联)；

其中，1、结构块，1-1、传输腔，1-2、凹槽。2、隔磁垫板，2-1、第一隔磁垫板，2-2、第二隔磁垫板。3、磁铁垫板，3-1、第一磁铁垫板，3-2、第二磁铁垫板。4、波导滑块，4-1-1、第一凸块，4-1-2、第二凸块，4-1-3、第三凸块，4-2-1、第一波导通孔，4-2-2、第二波导通孔，4-3-1、第一连接柱，4-3-2、第二连接柱。5、衰减片。6、磁铁柱，6-1、第一磁铁柱，6-2、第二磁铁柱。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

实施例一

本实施例提供了一种手动式波导衰减切换装置。

如图1-2所示：一种手动式波导衰减切换装置，包括一个波导衰减切换模块，所述波导衰减切换模块包括定子部分和动子部分，所述定子部分包括磁铁垫板3和结构块1，所述结构块1内设有垂直分布的传输腔1-1与凹槽1-2，且传输腔1-1与凹槽1-2贯穿结构块1；

所述动子部分置于凹槽内，并贯穿整个定子部分；所述动子部分包括波导滑块4、磁铁柱6和衰减片5，所述波导滑块4包括第一波导通孔4-2-1和第二波导通孔4-2-2，所述第二波导通孔4-2-2内嵌衰减片5；所述波导滑块4与磁铁柱6连接，所述磁铁柱6与磁铁垫板 3磁性吸合。传输腔1-1、凹槽1-2都是结构块1的一部分特征。

作为一种或多种实施方式，所述磁铁柱6包括第一磁铁柱6-1和第二磁铁柱6-2，所述磁铁垫板包括第一磁铁垫板3-1和第二磁铁垫板3-2，所述第一磁铁柱与第一磁铁垫板的极性相反，所述第二磁铁柱与第二磁铁垫板的极性相反。

当波导滑块运动时，其波导通孔与传输腔会有两次连通，以此形成直通和衰减功能，为保证波导通孔精确对接，运动行程由波导滑块、隔磁垫板、磁铁垫板的尺寸精确控制。磁铁垫板与磁铁柱采用异极相吸、两侧对称布置的方式，当一侧吸合时，波导通孔会形成一次连通，当另一侧吸合时，波导通孔会形成另一次连通，具体哪侧吸合，由手工拨动。

如图3-4所示，1-1为传输腔，2为隔磁垫板，3为磁铁垫板。结构块1的材料采用黄铜，表面镀层为铜层厚度2-3um，金层厚度2-3um；隔磁垫板2的材料采用抗磁黄铜，防止外部磁场对波导内部电磁场产生影响，所述抗磁黄铜为含铁量小于0.5％的铅黄铜，表面镀层为铜层厚度2-3um，金层厚度2-3um；磁铁垫板3的材料采用永磁铁。隔磁垫板2包括第一隔磁垫板2-1和第二隔磁垫板2-2。第一隔磁垫板 2-1设置在第一磁铁垫板3-1的下方，第二隔磁垫板2-2设置在第二磁铁垫板3-2的上方。

如图5-6所示，4为波导滑块，5为衰减片，6为磁铁柱。波导滑块4有两路通道：一路直通，一路衰减，为防止外部磁场传导至波导内部，其材料采用抗磁黄铜，表面镀层为铜层厚度2-3um，金层厚度 2-3um；衰减片5的材料为陶瓷片，表面镀电阻膜，根据所需衰减量设计电阻膜的形状；磁铁柱6的材料采用永磁铁，其极性与磁铁垫板 3的极性相反，产生吸力。

图7(a)-图7(b)是手动式波导衰减切换装置的两种状态。当下按时，按压力超过下侧磁铁垫板3与磁铁柱6之间的吸力时，上侧吸合，直通连通；当上按时，按压力超过上侧磁铁垫板3与磁铁柱6 之间的吸力时，下侧吸合，衰减连通。

作为一种或多种实施方式，所述磁铁垫板3设于隔磁垫板2上方，并与隔磁垫板2连接。

作为一种或多种实施方式，所述波导滑块4包括第一凸块4-1-1、第二凸块4-1-2、第三凸块4-1-3和连接柱4-3，所述第一凸块4-1-1、第二凸块4-1-2和第三凸块4-1-3一体成型，所述第一波导通孔设置于第一凸块4-1-1和第二凸块4-1-2之间，所述第二波导通孔设置于第二凸块4-1-2和第三凸块4-1-3之间，所述连接柱4-3包括第一连接柱4-3-1和第二连接柱4-3-2；第一连接柱4-3-1连接第一凸块4-1-1，第二连接柱4-3-2连接第三凸块4-1-3。

作为一种或多种实施方式，所述波导滑块4和磁铁柱6连接，可以采用焊接、粘接或螺钉连接。

若使用直通状态，则手动按动第一磁铁柱使第一磁铁柱和第一磁铁垫板接触，第二磁铁柱与第二磁铁垫板分离，第一波导通孔与传输腔连通，切换到直通状态；

若使用衰减状态，则手动按动第二磁铁柱使第二磁铁柱和第二磁铁垫板接触，第一磁铁柱与第一磁铁垫板分离，第二波导通孔与传输腔连通，切换到衰减状态。

实施例二

本实施例提供了一种手动式波导衰减切换装置。

如图9所示：一种手动式波导衰减切换装置，包括两个波导衰减切换模块，每个所述波导衰减切换模块包括定子部分和动子部分，所述定子部分包括磁铁垫板3和结构块1，所述结构块1内设有垂直分布的传输腔1-1与凹槽1-2，且传输腔1-1与凹槽1-2贯穿结构块；

所述动子部分置于凹槽内，并贯穿整个定子部分；所述动子部分包括波导滑块4、磁铁柱6和衰减片5，所述波导滑块4包括第一波导通孔4-2-1和第二波导通孔4-2-2，所述第二波导通孔4-2-2内嵌衰减片5；所述波导滑块4与磁铁柱6连接，所述磁铁柱6与磁铁垫板 3磁性吸合。

作为一种或多种实施方式，所述磁铁柱包括第一磁铁柱和第二磁铁柱，所述磁铁垫板包括第一磁铁垫板和第二磁铁垫板，所述第一磁铁柱与第一磁铁垫板的极性相反，所述第二磁铁柱与第二磁铁垫板的极性相反。

作为一种或多种实施方式，所述磁铁垫板设于隔磁垫板上方，并与隔磁垫板连接。

作为一种或多种实施方式，所述波导滑块包括第一凸块、第二凸块、第三凸块和连接柱，所述第一凸块、第二凸块和第三凸块一体成型，所述第一波导通孔设置于第一凸块和第二凸块之间，所述第二波导通孔设置于第二凸块和第三凸块之间，所述连接柱包括第一连接柱和第二连接柱；第一连接柱连接第一凸块，第二连接柱连接第三凸块。

作为一种或多种实施方式，所述波导滑块和磁铁柱连接，可以采用焊接、粘接或螺钉连接。

磁铁垫板、磁铁柱的材料采用永磁铁；结构块的材料采用黄铜，表面镀层为铜层厚度2-3um，金层厚度2-3um；为防止永磁铁的磁场对波导内部电磁场产生影响，波导滑块、隔磁垫板的材料采用抗磁黄铜，所述抗磁黄铜为含铁量小于0.5％的铅黄铜，表面镀层为铜层厚度2-3um，金层厚度2-3um；衰减片的材料为陶瓷片，表面镀电阻膜。

在使用时，对于一个波导衰减切换模块，可以将其切换到直通状态，对于另一一个波导衰减切换模块，可以将其切换到衰减状态。

若使用直通状态，则手动按动第一磁铁柱使第一磁铁柱和第一磁铁垫板吸合，第二磁铁柱与第二磁铁垫板分离，第一波导通孔与传输腔连通，切换到直通状态；

若使用衰减状态，则手动按动第二磁铁柱使第二磁铁柱和第二磁铁垫板吸合，第一磁铁柱与第一磁铁垫板分离，第二波导通孔与传输腔连通，切换到衰减状态。

本发明设计的装置设计变更简单，可以根据不同衰减需要，改变衰减片的衰减量。也可以将直通波导改造为另一个衰减通道，该装置由原来的直通、衰减两个通道，改变为衰减a、衰减b两个通道；也可以多级串联，有更大的衰减量。

需要说明的是，本发明所述的波导衰减切换模块的数量并不仅限于一个或两个，两个以上的波导衰减切换模块也属于本发明所要保护的范围。

实施例三

本实施例提供了一种测试仪。

如图8所示：一种测试仪，包括实施例一或实施二所述的手动式波导衰减切换装置。

实施例一或实施二所述的手动式波导衰减切换装置固定在测试仪器的端口。

实施例四

本实施例提供了一种手动式波导衰减切换方法。

一种手动式波导衰减切换方法，采用实施例一或实施例二所述的手动式波导衰减切换装置，包括：

按动第一磁铁柱使第一磁铁柱和第一磁铁垫板吸合，第二磁铁柱与第二磁铁垫板分离，第一波导通孔与传输腔连通，切换到直通状态；

按动第二磁铁柱使第二磁铁柱和第二磁铁垫板吸合，第一磁铁柱与第一磁铁垫板分离，第二波导通孔与传输腔连通，切换到衰减状态。

实施例五

本实施例提供了一种手动式波导衰减切换方法。

一种手动式波导衰减切换方法，采用实施例三所述的测试仪，包括：

按动第一磁铁柱使第一磁铁柱和第一磁铁垫板吸合，第二磁铁柱与第二磁铁垫板分离，第一波导通孔与传输腔连通，切换到直通状态；

按动第二磁铁柱使第二磁铁柱和第二磁铁垫板吸合，第一磁铁柱与第一磁铁垫板分离，第二波导通孔与传输腔连通，切换到衰减状态。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (15)

1.一种手动式波导衰减切换装置，其特征在于，包括一个波导衰减切换模块，所述波导衰减切换模块包括定子部分和动子部分，所述定子部分包括磁铁垫板和结构块，所述结构块内设有相互垂直分布的传输腔与凹槽，且传输腔与凹槽贯穿结构块；

所述动子部分置于凹槽内，并贯穿整个定子部分；所述动子部分包括波导滑块、磁铁柱和衰减片，所述波导滑块包括第一波导通孔和第二波导通孔，所述第二波导通孔内嵌衰减片；所述波导滑块与磁铁柱连接，所述磁铁柱与磁铁垫板磁性吸合；

当波导滑块运动时，其波导通孔与传输腔会有两次连通，以此形成直通和衰减功能，为保证波导通孔精确对接，运动行程由波导滑块、隔磁垫板、磁铁垫板的尺寸精确控制；磁铁垫板与磁铁柱采用异极相吸、两侧对称布置的方式，当一侧吸合时，波导通孔会形成一次连通，当另一侧吸合时，波导通孔会形成另一次连通，具体哪侧吸合，由手工拨动。

2.根据权利要求1所述的手动式波导衰减切换装置，其特征在于，所述磁铁柱包括第一磁铁柱和第二磁铁柱，所述磁铁垫板包括第一磁铁垫板和第二磁铁垫板，所述第一磁铁柱与第一磁铁垫板的极性相反，所述第二磁铁柱与第二磁铁垫板的极性相反。

3.根据权利要求1所述的手动式波导衰减切换装置，其特征在于，所述定子部分包括隔磁垫板，所述磁铁垫板设于隔磁垫板上方，并与隔磁垫板连接。

4.根据权利要求3所述的手动式波导衰减切换装置，其特征在于，所述隔磁垫板包括第一隔磁垫板和第二隔磁垫板。

5.根据权利要求1所述的手动式波导衰减切换装置，其特征在于，所述波导滑块包括第一凸块、第二凸块和第三凸块，所述第一凸块、第二凸块和第三凸块一体成型，所述第一波导通孔设置于第一凸块和第二凸块之间，所述第二波导通孔设置于第二凸块和第三凸块之间。

6.根据权利要求1所述的手动式波导衰减切换装置，其特征在于，所述波导滑块和磁铁柱连接。

7.一种手动式波导衰减切换装置，其特征在于，包括两个波导衰减切换模块，每个所述波导衰减切换模块包括定子部分和动子部分，所述定子部分包括磁铁垫板和结构块，所述结构块内设有相互垂直分布的传输腔与凹槽，且传输腔与凹槽贯穿结构块；

所述动子部分置于凹槽内，并贯穿整个定子部分；所述动子部分包括波导滑块、磁铁柱和衰减片，所述波导滑块包括第一波导通孔和第二波导通孔，所述第二波导通孔内嵌衰减片；所述波导滑块与磁铁柱连接，所述磁铁柱与磁铁垫板磁性吸合；

当波导滑块运动时，其波导通孔与传输腔会有两次连通，以此形成直通和衰减功能，为保证波导通孔精确对接，运动行程由波导滑块、隔磁垫板、磁铁垫板的尺寸精确控制；磁铁垫板与磁铁柱采用异极相吸、两侧对称布置的方式，当一侧吸合时，波导通孔会形成一次连通，当另一侧吸合时，波导通孔会形成另一次连通，具体哪侧吸合，由手工拨动。

8.根据权利要求7所述的手动式波导衰减切换装置，其特征在于，所述磁铁柱包括第一磁铁柱和第二磁铁柱，所述磁铁垫板包括第一磁铁垫板和第二磁铁垫板，所述第一磁铁柱与第一磁铁垫板的极性相反，所述第二磁铁柱与第二磁铁垫板的极性相反。

9.根据权利要求7所述的手动式波导衰减切换装置，其特征在于，所述定子部分包括隔磁垫板，所述磁铁垫板设于隔磁垫板上方，并与隔磁垫板连接。

10.根据权利要求9所述的手动式波导衰减切换装置，其特征在于，所述隔磁垫板包括第一隔磁垫板和第二隔磁垫板。

11.根据权利要求7所述的手动式波导衰减切换装置，其特征在于，所述波导滑块包括第一凸块、第二凸块和第三凸块，所述第一凸块、第二凸块和第三凸块一体成型，所述第一波导通孔设置于第一凸块和第二凸块之间，所述第二波导通孔设置于第二凸块和第三凸块之间。

12.根据权利要求7所述的手动式波导衰减切换装置，其特征在于，所述波导滑块和磁铁柱连接。

13.一种测试仪，其特征在于，包括权利要求1-6任一项或7-12任一项所述的手动式波导衰减切换装置。

14.一种手动式波导衰减切换方法，采用权利要求2或8所述的手动式波导衰减切换装置，其特征在于，包括：

按动第一磁铁柱使第一磁铁柱和第一磁铁垫板吸合，第二磁铁柱与第二磁铁垫板分离，第一波导通孔与传输腔连通，切换到直通状态；

按动第二磁铁柱使第二磁铁柱和第二磁铁垫板吸合，第一磁铁柱与第一磁铁垫板分离，第二波导通孔与传输腔连通，切换到衰减状态。

15.一种手动式波导衰减切换方法，采用权利要求13所述的测试仪，其特征在于，包括：

按动第一磁铁柱使第一磁铁柱和第一磁铁垫板吸合，第二磁铁柱与第二磁铁垫板分离，第一波导通孔与传输腔连通，切换到直通状态；

按动第二磁铁柱使第二磁铁柱和第二磁铁垫板吸合，第一磁铁柱与第一磁铁垫板分离，第二波导通孔与传输腔连通，切换到衰减状态。

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