CN203326076U

CN203326076U - 同轴波导管变换器

Info

Publication number: CN203326076U
Application number: CN2013203458008U
Authority: CN
Inventors: 箟耕治
Original assignee: Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2023-06-17
Also published as: JP2014007456A

Abstract

本实用新型提供一种同轴波导管变换器，即使较少的空间也能够容易地连接至同轴传输线，传输损耗低，且廉价。同轴部（30）与波导部（20）的侧面（21）结合。同轴部（30）在第1角（P1）和第2角（P2）改变朝向地延伸。同轴部（30）的内导体（31）的棒状体（31a）由在角（P1）与角（P2）弯折而成的金属制平板构成，一端突出至波导部（20）内。外导体（32）与波导部（20）的侧面（21）结合。该外导体（32）为了收容内导体（31），具有与波导部（20）内连通的角型长孔部（32a）以及圆形长孔部（32b）。

Description

同轴波导管变换器

技术领域

本实用新型涉及一种从波导管向同轴线或者从同轴线向波导管传递高频电力时所采用的同轴波导管变换器。

背景技术

在微波等高频的传输中，采用波导管或同轴线缆等传输线。并且，在从波导管提取高频信号，或者向波导管输出高频信号时，使用例如专利文献1（日本特开2003-133815号公报）所记载的同轴波导管变换器。例如，在船舶的雷达装置等中，采用S波段（从2GHz到4GHz程度）的微波所对应的波导管或同轴线缆，并且采用用于连接该波导管或同轴线缆的同轴波导管变换器。在船舶等运输设备中，能够分配至雷达装置或传输线的空间受限。因此，在由同轴线缆传输大电力时，如图10所示，存在如下情况，即弯曲较粗的同轴线缆所需的曲率半径R变大，因而在受限的空间中将同轴线缆110连接至同轴波导管变换器100会变得困难。在先技术文献

专利文献1：日本特开2003-133815号公报

在如此受限的空间中，将同轴线缆连接至同轴波导管变换器100时，如图11所示，通过L型连接器120以90度弯曲传输线。经由如此的L型连接器120连接同轴线缆110与同轴波导管变换器100，据此能够实现较小的空间下的连接。

可是，通常地，若采用L型连接器120则传输损耗大，例如电压驻波比（VSWR：Voltage Standing Wave Ratio）变得大于1.2的情况较多。例如，在使用S波段的雷达装置等要求VSWR为1.1以下的雷达装置中，难以使用传输损耗较大的L型连接器120。如果要采用传输损耗小的L型连接器120，则会产生L型连接器120的构造变得复杂，传输线所需的成本增加之类的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种同轴波导管变换器，即使较少的空间也能够容易地连接至同轴传输线，传输损耗低，且廉价。

本实用新型所涉及的同轴波导管变换器具有同轴部和波导部，该同轴部与具有外导体和内导体的同轴线缆（cable，电缆）连接；该波导部与波导管连接；所述同轴部具有与同轴线缆连接的输入端，并且在同轴部与波导部的边界上具有输出端，该同轴波导管变换器包括：同轴部外导部，在输入端与外导体电连接，形成有从输入端起延伸到输出端为止的长孔部；以及同轴部内导部，在输入端电连接至内导体，在与长孔部的内壁之间形成空隙地配置；同轴部内导部由矩形的棒状体形成，该棒状体在输入端与输出端之间具有弯曲部。

在本实用新型的同轴波导管变换器中，由于同轴部内导部由矩形的棒状体构成，因此能够容易地以大角度弯折同轴部内导部，从而弯曲部的加工精度得到提高，而且抑制了用于弯曲同轴线的成本。另外，通过精度良好地弯曲矩形的棒状体，可将弯曲的同轴线的回波损耗抑制地低。并且，由于以大角度弯折同轴波导管变换器的矩形的棒状体，因此即使不使连接至同轴波导管变换器的同轴线缆弯曲亦可。

本实用新型的同轴波导管变换器也可以是，所述同轴部内导部的所述弯曲部由所述棒状体的多个角构成。

本实用新型的同轴波导管变换器也可以是，所述同轴部内导部的所述矩形的棒状体的剖面具有长边部与短边部。

本实用新型的同轴波导管变换器也可以是，所述同轴部内导部的包括所述长边部的面弯曲。

本实用新型的同轴波导管变换器也可以是，所述长孔部沿所述矩形的棒状体的所述弯曲部弯曲，剖面为矩形。

本实用新型的同轴波导管变换器也可以是，所述波导部具有空洞部，该空洞部在所述输出端的附近与所述同轴部外导部连接，对电磁波进行波导，所述空洞部的中心轴与所述输出端的附近的所述长孔部的中心轴垂直。

本实用新型的同轴波导管变换器也可以是，所述空洞部的与该空洞部的中心轴垂直的剖面为矩形。

本实用新型的同轴波导管变换器也可以是，所述同轴部内导部的一部分配置于所述空洞部。

本实用新型的同轴波导管变换器也可以是，所述同轴部外导部包括：第1同轴部外导部，形成所述长孔部的一部分；以及第2同轴部外导部，形成所述长孔部的所述一部分以外的一部分；所述第1同轴部外导部与所述第2同轴部外导部在包含所述同轴部内导部的中心轴的平面内相互接合。

本实用新型的同轴波导管变换器也可以是，所述同轴部还包括：第1内导体保持部，使所述同轴部外导部与所述同轴部内导部电绝缘，并在所述输入端的附近将所述同轴部内导部保持于所述长孔内；以及第2内导体保持部，使所述同轴部外导部与所述同轴部内导部电绝缘，并在所述输出端的附近将所述同轴部内导部保持于所述长孔内。

本实用新型的同轴波导管变换器也可以是，所述同轴部外导部的所述长孔部具有对接角型长孔部与圆形长孔部而成的构造，该角型长孔部的与中心轴垂直的剖面形状为长方形，该圆形长孔部的与中心轴垂直的剖面形状为圆形，所述同轴部内导部还具有与所述矩形的棒状体的位于所述输入端侧的一端对接的圆柱形的棒状体，所述矩形的棒状体与所述圆柱形的棒状体的边界相比于所述角型长孔部与所述圆形长孔部的边界，配置在以规定距离更接近所述输入端的位置。

本实用新型的同轴波导管变换器也可以是，所述矩形的棒状体具有第1角与第2角作为所述多个角，所述第1角与所述第2角具有相等的角度。

实用新型效果

根据本实用新型，能够提供一种同轴波导管变换器，即使较少的空间也能够容易地连接至同轴传输线，传输损耗低，且廉价。

附图说明

图1为本实用新型的一实施方式所涉及的同轴波导管变换器的剖面图。

图2为同轴波导管变换器的分解组装图。

图3为取下连接器的状态的同轴波导管变换器的后视图。

图4A为图1的同轴波导管变换器的I-I线剖面图。图4B为图1的同轴波导管变换器的II-II线剖面图。图4C为图1的同轴波导管变换器的III-III线剖面图。

图5A为表示作为仿真的对象的同轴部的弯曲部的斜视图。图5B为表示同轴部的弯曲部的回波损耗的仿真结果的一例的座标图。

图6A为表示作为仿真的对象的同轴部的形状变更部分的斜视图。图6B为表示形状变更部分的回波损耗的仿真结果的一例的座标图。

图7A为表示作为仿真的对象的从波导部向同轴部的变换部分的斜视图。图7B为表示变换部分的回波损耗的仿真结果的一例的座标图。

图8为表示同轴波导管变换器的制造工序的流程图。

图9A为表示同轴波导管变换器的同轴线的形状变换的其他构成的局部剖面图。图9B为图9A的IV-IV线剖面图。

图10为用于说明同轴线缆向以往的同轴波导管变换器的连接状态的局部剖面图。

图11为用于说明同轴线缆向采用L型连接器的以往的同轴波导管变换器的连接状态的局部剖面图。

图12A为用于说明一实施方式所涉及的内导体的弯曲部的加工方法的斜视图。图12B为用于说明变形例所涉及的内导体的弯曲部的加工方法的斜视图。

附图标记说明：

10同轴波导管变换器；20波导部；30同轴部；31内导体；31a棒状体；31b圆柱状部；32外导体；40连接器。

具体实施方式

下面，对照图1～图9B说明一实施方式所涉及的同轴波导管变换器。

（1）整体构成

本实用新型的一实施方式所涉及的同轴波导管变换器10如图1至图3所示，由波导部20与同轴部30构成。该波导部20包括与外部的波导管连接的波导管部分，频率约3GHz的电磁波在管长方向DR1上传递，在与电磁波的传递方向平行的侧面21上结合有同轴部30。

同轴部30包括连接器40以及从连接器40起延伸而成的同轴线部分，为了通过连接器40连接至外部的同轴线缆，由内导体31与外导体32构成。与以往不同，在该同轴部30的两个弯曲位置即第1角P1与第2角P2（图1的一点划线的位置）分别弯曲45度，从而作为该同轴部30的整体弯曲90度。即、在同轴部30的第1角P1与第2角P2分别以同程度的角度地弯曲，从而同轴部30成型为L字型。因此，应连接至同轴部30的外部的同轴线缆能够按照与波导部20的管长方向DR1平行的方向来连接。在此，以从同轴部30传递至波导部20的高频电力为基准，将连接器40侧称为同轴部30的输入端，将侧面21侧称为同轴部30的输出端，但这并不表示限制传递的方向。

（2）详细构成

（2-1）波导管以及外导体

波导部20设计为高度方向的长度La为例如34mm左右，横方向的长度Lb为例如72mm左右，La/Lb设定为例如1/2左右，且设计为传递TE₁₀模的电磁波传递。在TE₁₀模中，与结合有同轴部30的上方的侧面21平行地形成传递的电磁波的磁场面。若设管内波长为λg，则在距背面侧的波导部20的短路面22为λg/4的距离处，配置内导体31。为了使内导体31突出至波导部20内地配置，在该波导部20的侧面21上形成有开口部23，该开口部23与外导体32的角型长孔部32a连通。

以垂直于磁场面即侧面21的平面为边界，波导部20与外导体32被分割为右侧的部件10a与左侧的部件10b。右侧的部件10a中，用于构成波导部20与外导体32的部件例如通过铸型整体成型而成。同样地，左侧的部件10b中，用于构成波导部20与外导体32的部件也整体成型而成。通过对准这些部件10a、10b并螺丝固定，能够形成与波导部20结合的外导体32。另外，用于螺丝固定的螺丝孔等未图示。

外导体32在对准部件10a、10b的状态下，会形成由角型长孔部32a与圆形长孔部32b构成的长孔部32。就角型长孔部32a而言，与其中心轴垂直的剖面的形状为长方形。长方形的角型长孔部32a的剖面形状表现为例如图1的I-I线剖面（参照图4A）。该角型长孔部32a以从开口部23起朝向上方，与在波导部20传递的电磁波的磁场面垂直地延伸的方式来形成。并且，在第1角P1弯曲45度，在第2角P2再弯曲45度。第2角P2相对于第1角P1在管长方向DR1（水平方向）上偏移例如18mm。另外，第2角P2相对于第1角P1在与磁场面垂直的方向（高度方向）上偏移例如18mm。

在第2角P2的前方，存在角型长孔部32a与在波导部20中传递的电磁波的磁场面平行的部分。在与波导部20的管长方向DR1平行的角型长孔部32a的端部的前方形成有圆形长孔部32b。因此，该圆形长孔部32b的中心轴也与管长方向DR1平行。

外导体32的角型长孔部32a呈如图4A所示的高度方向的长度Lc例如为10mm，横方向的长度Ld例如为15mm的长方形状的剖面。角型长孔部32a的中心轴的任意位置的与中心轴垂直的剖面的形状与图4A所示的剖面形状相同。另外，外导体32的圆形长孔部32b呈如图4B以及图4C所示的直径D1例如为16mm的圆形状的剖面。

（2-2）内导体

内导体31由矩形的棒状体31a与圆柱状部31b构成，该棒状体31a由金属制平板构成，该圆柱状部31b由金属制圆柱构成。图4A以及图4B所示的棒状体31a的剖面形状为高度方向的长度Le例如为2.5mm，横方向的长度Lf例如为7.5mm的长方形。图4C所示的圆柱状部31b的直径D2例如为7mm。

内导体31的棒状体31a从波导部20的侧面21起与该侧面21垂直地突出例如18mm（λg/4）。并且，内导体31的棒状体31a配置为与短路面22的距离例如为18mm（λg/4）。通过进行这样的设定来谋求波导部20与同轴部30的阻抗的匹配，从而降低回波损耗。

内导体31的棒状体31a在第1角P1与第2角P2以45度的角度弯曲。即、在多个位置弯折同轴部30，整体地弯折90度。如此地，通过在多个位置弯折同轴部30，与在一个位置以90度弯折同轴部30的情况相比能够降低回波损耗。

内导体31的棒状体31a与外导体32的角型长孔部32a的中心轴一致地配置从而形成同轴线，通过设定为如上述的尺寸，该同轴线的阻抗设定为50Ω。另外，内导体31的圆柱状部31b与外导体32的圆形长孔部32b的中心轴一致地配置从而形成同轴线，通过设定为如上述的尺寸，该同轴线的阻抗也设定为50Ω。通过如此地使阻抗匹配，抑制在内导体31与外导体32的形状被变换处的反射。

另外，如图1所示，内导体31的棒状体31a与圆柱状部31b的边界31c离开角型长孔部32a与圆形长孔部32b的边界32c距离Lg地配置。在此，距离Lg设定为例如2mm。即、在内导体31的棒状体31a与圆柱状部31b的接缝（边界31c）、以及角型长孔部32a与圆形长孔部32b的接缝（边界32c）之间，设置有2mm的间隙Lg。通过设置如此的间隙Lg也可谋求回波损耗的降低。

（2-3）间隔物

内导体31由嵌入至外导体32的角型长孔部32a的树脂制间隔物33a、33b支承。如此的树脂制间隔物33由介电常数小的发泡聚乙烯或发泡聚丙烯等形成。若并非角型长孔部32a的整体而是在其一部分上采用由这样的发泡聚乙烯或发泡聚丙烯组成的树脂制间隔物33，则通过树脂制间隔物33的弹力不仅组装变得容易，进而组装时的精度也变好。

（2-4）连接器

连接器40适用于符合上述的内导体31与外导体32的通常的规格。在内导体31的圆柱状部31b上，连接有连接器40的中心导体41。省略图示，外部导体42的法兰（凸缘）通过螺丝等安装至同轴部30的外导体32。

（3）同轴波导管变换器的特性

图5A至图7B表示上述的同轴波导管变换器10中的容易产生回波损耗的部分的仿真结果。在图5A中，表示作为仿真对象的同轴部30的90度弯折部分的斜视图，在图5B中，示出了图5A所示的部分的回波损耗的频率特性。在图6A中，表示作为仿真对象的同轴部30的内导体31与外导体32的形状变换部分的斜视图，在图6B中，示出了图6A所示的部分的回波损耗的频率特性。在图7A中，表示作为仿真对象的同轴部30与波导部20的变换部分的斜视图，在图7B中，示出了图7A所示的部分的回波损耗的频率特性。

若观察图5B、图6B以及图7B，则任何一个都在3GHz附近取得最小值。例如，频率为3GHz时，均表示35dB以下的值，若换算成VSWR则变得小于1.05。例如，可知的是，由于只要是3.05GHz就表示40dB以下的值，因此换算为VSWR可得到充分小于1.05的良好的频率特性。

（4）同轴波导管变换器的制造

接着，沿着图8所示的流程说明制造方法。如已经说明过的，在步骤S1中，通过铸造来成型将波导部20与外导体32一体化而得的部件10a、10b。部件10a、10b为由平面2等分而成的部件，该平面与波导部20内的磁场面垂直且在波导部20的管长方向DR1上扩展而成。

在步骤S2中，加工内导体31的棒状体31a。为此，首先以规定的长度切断具有例如2.5mm×7.5mm的长方形的剖面的金属板。接着，通过冲压加工在两个位置形成角，以使按照规定的间隔配置以45度弯曲的两个位置。在步骤S3中，加工内导体31的圆柱状部31b。在圆柱状部31b中，在平坦的一面上形成供棒状体31a嵌入的沟，并且在其相反面上形成供连接器40的中心导体41的阳螺纹部41a（参照图2）拧入的阴螺纹部31e（参照图3）。在步骤S4中，通过焊接或螺钉固定接合棒状体31a与圆柱状部31b。

在步骤S5中，准备由以往的方法制造而得的连接器40或规定形状的发泡聚乙烯。为了形成树脂制间隔物33，在准备的规定形状的发泡聚乙烯中留出用于插入棒状体31a的缝隙。

在步骤S6中，组装由上述的步骤S1～S5准备而得的波导部20以及外导体32、内导体31、树脂制间隔物33与连接器。将内导体31的棒状体31a插入树脂制间隔物33的缝隙，将树脂制间隔物33嵌入至部件10a的角型长孔部32a。省略图示，用于螺丝固定的螺丝孔或用于对位的销以及供销插入的孔等设置于部件10a、10b，因此将内导体31设置于外导体32的角型长孔部32a以及圆形长孔部32b的规定的位置之后，对准两个部件10a、10b并螺丝固定。随后，将内导体31安装至连接器40的中心导体41，将连接器40的外部导体42安装至外导体32。

<特征>

（1）

由于内导体31（同轴部内导部）的棒状体31a由金属制平板构成，因此在第1角P1以及第2角P2所对应的两个位置（弯曲部）弯曲棒状体31a的加工变得容易。由于加工容易从而能够廉价地制造内导体31，进而能够抑制同轴波导管变换器10的制造成本。

通过冲压加工等精度良好地成型棒状体31a的弯曲部或在两个位置弯曲，据此回波损耗也能够变小。再有，通过在两个位置以各45度弯曲从而使同轴部30弯曲成L字型，变得易于抑制回波损耗。

（2）

在内导体31的棒状体31a同圆柱状部31b的接缝（边界31c）与外导体32（同轴部外导部）的角型长孔部32a同圆形长孔部32b的接缝（边界32c）之间，形成有间隙Lg。与未设置间隙的情况相比，若设置该间隙Lg则回波损耗减轻。

（3）

通过如部件10a、10b那样地分割外导体32，使内导体31变得易于组装至外导体32的角型长孔部32a以及圆形长孔部32b。另外，通过采用树脂制间隔物33，内导体31对外导体32的设置变得更容易。

<变形例>

（1）

在上述实施方式中，说明了在内导体31的棒状体31a同圆柱状部31b的接缝与外导体32的角型长孔部32a同圆形长孔部32b的接缝之间设置有间隙Lg的情况，但如图9A、图9B所示也可采用锥状体来变换同轴部30的形状。图9B为图9A的IV-IV线剖面图。在图9中，内导体31A的锥状体部31f以及外导体32A的锥状体部32f的形状从图4A所示的长方形的形状逐渐变化至图4C所示的圆形的形状。

（2）

在上述实施方式中，说明了使同轴部30弯曲至波导部20的背面侧的情况，但弯曲的朝向不限于背面侧。例如，也可构成为弯曲至正面侧或左右。

（3）

在上述实施方式中，示出了铸造并成型外导体32的例子，但外导体32也可通过削薄等其他加工方法来成型。

（4）

在上述实施方式中，说明了冲压加工平坦的金属板并弯折，来形成第1角P1与第2角P2从而制造内导体31的棒状体31a的方法（参照图12A）。可是，例如如图12B所示，以通过冲切加工而具有第1角P1与第2角P2的方式成型内导体131的棒状体131a亦可，棒状体的加工方法不限于在上述实施方式中所说明的方式。

Claims

1.一种同轴波导管变换器，具有同轴部和波导部，该同轴部与具有外导体和内导体的同轴线缆连接，该波导部与波导管连接，所述同轴部具有与所述同轴线缆连接的输入端，并且在该同轴部与所述波导部的边界上具有输出端，该同轴波导管变换器的特征在于，包括：

同轴部外导部，在所述输入端与所述外导体电连接，形成有从所述输入端起延伸到所述输出端为止的长孔部；以及

同轴部内导部，在所述输入端与所述内导体电连接，配置为与所述长孔部的内壁之间形成空隙；

所述同轴部内导部由矩形的棒状体形成，该棒状体在所述输入端与所述输出端之间具有弯曲部。

2.如权利要求1所述的同轴波导管变换器，其特征在于，

所述同轴部内导部的所述弯曲部由所述棒状体的多个角构成。

3.如权利要求1或2所述的同轴波导管变换器，其特征在于，

所述同轴部内导部的所述矩形的棒状体的剖面具有长边部与短边部。

4.如权利要求3所述的同轴波导管变换器，其特征在于，

所述同轴部内导部的包括所述长边部的面弯曲。

5.如权利要求1所述的同轴波导管变换器，其特征在于，

所述长孔部沿所述矩形的棒状体的所述弯曲部弯曲，剖面为矩形。

6.如权利要求5所述的同轴波导管变换器，其特征在于，

所述波导部具有空洞部，该空洞部在所述输出端的附近与所述同轴部外导部连接，对电磁波进行波导，

所述空洞部的中心轴与所述输出端的附近的所述长孔部的中心轴垂直。

7.如权利要求6所述的同轴波导管变换器，其特征在于，

所述空洞部的与该空洞部的中心轴垂直的剖面为矩形。

8.如权利要求6或7所述的同轴波导管变换器，其特征在于，

所述同轴部内导部的一部分配置于所述空洞部。

9.如权利要求8所述的同轴波导管变换器，其特征在于，

所述同轴部外导部包括：

第1同轴部外导部，形成所述长孔部的一部分；以及

第2同轴部外导部，形成所述长孔部的所述一部分以外的一部分；

所述第1同轴部外导部与所述第2同轴部外导部在包含所述同轴部内导部的中心轴的平面内相互接合。

10.如权利要求1所述的同轴波导管变换器，其特征在于，

所述同轴部还包括：

第1内导体保持部，使所述同轴部外导部与所述同轴部内导部电绝缘，并在所述输入端的附近将所述同轴部内导部保持于所述长孔内；以及

第2内导体保持部，使所述同轴部外导部与所述同轴部内导部电绝缘，并在所述输出端的附近将所述同轴部内导部保持于所述长孔内。

11.如权利要求1所述的同轴波导管变换器，其特征在于，

所述同轴部外导部的所述长孔部具有对接角型长孔部与圆形长孔部而成的构造，该角型长孔部的与中心轴垂直的剖面形状为长方形，该圆形长孔部的与中心轴垂直的剖面形状为圆形，

所述同轴部内导部还具有与所述矩形的棒状体的位于所述输入端侧的一端对接的圆柱形的棒状体，所述矩形的棒状体与所述圆柱形的棒状体的边界相比于所述角型长孔部与所述圆形长孔部的边界，配置在以规定距离更接近所述输入端的位置。

12.如权利要求2所述的同轴波导管变换器，其特征在于，

所述矩形的棒状体具有第1角与第2角作为多个所述角，所述第1角与所述第2角具有相等的角度。