CN114094297B - 一种双脊波导同轴转换器 - Google Patents

一种双脊波导同轴转换器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双脊波导同轴转换器，包括双脊波导、渐变同轴和第一腔体，所述双脊波导包括第一脊和第二脊，所述渐变同轴包括渐变内芯和外壳，所述渐变内芯为圆台形，所述渐变内芯直径较大的一面设置在所述第一脊上，所述渐变内芯贯穿所述双脊波导从所述第二脊穿出，所述外壳设置在所述第二脊上，所述外壳包裹所述渐变内芯。本发明通过设置渐变同轴，使得双脊波导同轴转换器在不依赖附加的脊波导渐变结构或者匹配节的情况下实现超宽带匹配，缩小了双脊波导同轴转换器的体积，实现了工作频带的拓宽，同时抑制了双脊波导同轴转换器的带内驻波，实现了更加良好的宽带匹配效果。本发明可广泛应用于波导技术领域。

Description

一种双脊波导同轴转换器
技术领域
本发明涉及波导技术领域，特别是涉及一种双脊波导同轴转换器。
背景技术
脊波导分为双脊波导和单脊波导，相较于传统的矩形波导，脊波导具有更长的截止波长和更低的特征阻抗。基于以上优点，脊波导非常适合用于制作宽带器件，常被用于宽带系统的传输波导结构。然而，脊波导本身无法直接与平面系统集成，需要通过适配器或转换器实现与平面系统的互联，其中最为广泛应用的转换器为脊波导同轴转换器。由于同轴内采用微带传输模式（TEM模），不存在截止频率，因此无论脊波导器件的带宽多高都能用同轴来进行转换。然而，现有的脊波导同轴转换器往往需要以来脊波导渐变结构或者匹配节实现宽带匹配，使得转换器本身体积较大；同时现有的脊波导同轴转换器普遍存在工作带宽窄、带内驻波较大的缺点。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种双脊波导同轴转换器，能够抑制带内驻波，实现宽带、紧凑的双脊波导同轴转换器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种双脊波导同轴转换器，包括双脊波导、渐变同轴和背腔，所述双脊波导包括第一脊和第二脊，所述渐变同轴包括渐变内芯和外壳，所述渐变内芯的一端设置在所述第一脊上，所述渐变内芯贯穿所述双脊波导从所述第二脊穿出，所述外壳设置在所述第二脊上，所述外壳包裹所述渐变内芯。
进一步，所述第一腔体设置在所述第二脊的一端。
进一步，所述第一脊向所述第一腔体延伸的边的长度比所述第二脊向所述第一腔体延伸的边的长度短。
进一步，所述的一种双脊波导同轴转换器还包括第二腔体，所述第二腔体位于所述第一脊和所述第一腔体之间。
进一步，所述第二腔体为矩形腔体。
进一步，所述第一腔体为矩形腔体。
进一步，所述第一腔体和所述第二腔体形成背腔，所述背腔用于抑制高次模的传输。
本发明的有益效果是：
本发明的一种双脊波导同轴转换器，通过设置渐变同轴，使得双脊波导同轴转换器在不依赖附加的脊波导渐变结构或者匹配节的情况下实现超宽带匹配，缩小了双脊波导同轴转换器的体积，实现了工作频带的拓宽，同时抑制了双脊波导同轴转换器的带内驻波，实现了更加良好的宽带匹配效果。
附图说明
图1是本发明一种双脊波导同轴转换器的结构示意图；
图2是本发明一种双脊波导同轴转换器的纵向截面示意图；
图3是本发明一种双脊波导同轴转换器的仿真结果示意图；
图4是本发明一种双脊波导同轴转换器的高次模曲线对比示意图；
图5是本发明一种双脊波导同轴转换器的特征阻抗与频率的关系曲线示意图。
其中，101、双脊波导；102、第一腔体；103、第一脊；104、第二脊；105、渐变内芯；106、外壳；201、第二腔体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
参照图1，本发明提供了一种双脊波导同轴转换器，包括双脊波导101、渐变同轴和第一腔体102，所述双脊波导101包括第一脊103和第二脊104，所述渐变同轴包括渐变内芯105和外壳106，所述渐变内芯105为圆台形，所述渐变内芯105直径较大的一面设置在所述第一脊103上，所述渐变内芯105贯穿所述双脊波导101从所述第二脊104穿出，所述外壳106设置在所述第二脊104上，所述外壳106包裹所述渐变内芯105。
其中，双脊波导101用于输入电磁波，将电磁波输入到渐变同轴中。
渐变同轴，用于将双脊波导101输入的电磁波进行传输模式转换以及阻抗匹配。
具体地，渐变同轴中包含圆台形状的渐变内芯105，渐变内芯105的直径由在第一脊103上的一面的直径向另一个面的直径逐渐减小，使得特征阻抗的转换（转换为50ohm）更加平滑。
通过设置渐变同轴，使得本发明的双脊波导同轴转换器不需要依赖附加的脊波导渐变结构或者匹配节的情况下实现与平面系统的匹配，缩小了双脊波导同轴转换器的体积。
作为一种可选的实施方式，所述第一腔体102设置在所述第二脊104的一端。
作为一种可选的实施方式，所述第一脊103向所述第一腔体102延伸的边的长度比所述第二脊104向所述第一腔体102延伸的边的长度短。
具体地，参照图1，第二脊104向第一腔体102延伸的长度比第一脊103向第一腔体102延伸的长度长，形成了长度不等的错位双脊。
参照图2，作为一种可选的实施方式，本发明一种双脊波导同轴转换器还包括第二腔体201，所述第二腔体201位于所述第一脊103和所述第一腔体102之间。
具体地，第二腔体201由长度不等的错位双脊形成。第二腔体201由第二脊104长于第一脊103部分延伸而成，位于较短的第一脊103与第一腔体102之间。
在本发明的实施例中，一种双脊波导同轴转换器，包括上述的长度不等的错位双脊形成的双脊波导101、渐变同轴、第一腔体102和第二腔体201。对所述双脊波导同轴转换器进行仿真，仿真结果如图3所示。
参照图3，本发明实施例的一种双脊波导同轴转换器的工作频率为6~18GHz，根据相对带宽的计算公式（,）计算，得到相对带宽为100%@,通带内的回波损耗低（S11<-20dB）。由此可知，本发明实施例的一种双脊波导同轴转换器在不需要依赖附加的脊波导渐变结构或者匹配节的情况下实现与平面系统的超宽带匹配，缩小了双脊波导同轴转换器的体积，同时通带内有良好的回波损耗，减小了带内驻波。
作为一种可选的实施方式，所述第二腔体201为矩形腔体。
作为一种可选的实施方式，所述第一腔体102为矩形腔体。
作为一种可选的实施方式，所述第一腔体102和所述第二腔体201形成背腔，所述背腔用于抑制高次模的传输。
参照图2，背腔由两个错位的矩形腔体组成。
在本发明的实施例中，电磁波在双脊波导101中传输模式的主模为TE10模传输模式，双脊波导101的工作频率需要包含设计带宽，由此可知，双脊波导101的工作频率需要在TE10模的截止频率与高次模（如TE20模）的截止频率之间。
在本发明的实施例中，一种双脊波导同轴转换器的背腔对TE20模的抑制效果如图4所示。参照图4，传统的背腔对TE20模的抑制度为-50dB@12GHz（灰色曲线），本发明实施例中一种双脊波导同轴转换器的背腔对TE20模的抑制度为-62dB@12GHz（黑色曲线）。由此可知，本发明实施例的一种双脊波导同轴转换器通过采用两个错位的矩形腔体组成的背腔，更加有效地抑制了高次模（TE20模）的传输。
在本发明的实施例中，一种双脊波导同轴转换器的双脊波导101的特征阻抗与电磁波频率的关系曲线如图5所示。参照图5，一种双脊波导同轴转换器的双脊波导101的特征阻抗在工作频率内的变化范围为39~48ohm。
在本发明的实施例中，通过调整第一脊103和第二脊104的间距，调整双脊波导101满足相应的功率处理能力。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (3)

1.一种双脊波导同轴转换器，其特征在于，包括双脊波导、渐变同轴和第一腔体，所述双脊波导包括第一脊和第二脊，所述渐变同轴包括渐变内芯和外壳，所述渐变内芯为圆台形，所述渐变内芯直径较大的一面设置在所述第一脊上，所述渐变内芯贯穿所述双脊波导从所述第二脊穿出，所述外壳设置在所述第二脊上，所述外壳包裹所述渐变内芯；
其中，所述双脊波导同轴转换器还包括第二腔体，所述第一腔体设置在所述第二脊的一端，且所述第一脊向所述第一腔体延伸的边的长度比所述第二脊向所述第一腔体延伸的边的长度短；所述第二腔体位于所述第一脊和所述第一腔体之间，所述第一腔体和所述第二腔体形成背腔，所述背腔用于抑制高次模的传输。
2.根据权利要求1所述的一种双脊波导同轴转换器，其特征在于，所述第二腔体为矩形腔体。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种双脊波导同轴转换器，其特征在于，所述第一腔体为矩形腔体。
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