CN203536547U - 一种充气型圆弧阶梯式椭圆-矩形波导转换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种充气型圆弧阶梯式椭圆-矩形波导转换器，使其在实现椭圆波导与矩形波导之间转换的同时获得小驻波、低损耗的输出以及尽量小巧的体积。其特征在于：将矩形接口端的矩形口径，通过在宽边的正中位置的多级对称的圆弧阶梯过渡变换后，使在椭圆接口端的口径的两圆弧间开口尺寸C等于所要配接的椭圆波导的口径的短轴尺寸。本实用新型采用硬波导过渡段的多级圆弧阶梯过渡结构代替传统的渐变式过渡，通过加工多级圆弧阶梯即可实现矩形波导和椭圆波导之间的模式转换和阻抗匹配，有效地回避了渐变曲面，不但方便了机械加工而且提高了加工精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及波导转换器；尤其涉及用于实现椭圆波导与矩形波导之间转换的波导转换器。
技术背景
近年来，随着电子工业的发展，椭圆软波导作为天线的馈线已广泛应用于雷达、卫星通信、数字微波接力通信、广播电视微波传输、多路微波分配系统等领域。椭圆软波导衰减低、驻波小、气密性好、成本低，并具有一定的抗拉性和柔软性，可大长度生产，方便运输和安装，适合远距离信号的传输。但由于馈电系统大多采用矩形波导输入输出，这就需要用椭圆-矩形波导转换器连接椭圆波导和矩形波导，进行模式变换和阻抗匹配。因此，椭圆-矩形波导转换器是椭圆软波导组件的关键部件之一。
目前应用最广泛的是渐变式椭圆-矩形波导转换器，其结构如图1（a）所示，它是通过从椭圆波导横截面形状缓慢地变化到标准的矩形波导横截面形状，来实现椭圆波导与矩形波导之间的转换，并且在其E面上加载螺钉进行调节匹配，图1（a）中I处的口径形状如图1（b）所示，图1（a）中II处的口径形状如图1（c）所示，图1（a）中III处的口径形状如图1（d）所示,图1（a）中IV处的口径形状如图1（e）所示。渐变式的过渡是通过模芯对波导管壁的多次引伸胀挤或是通过机械加工实现的。这种渐变式椭圆-矩形波导转换器存在三大缺点：1、渐变式过渡结构长度至少大于3个波导波长才能获得较优的匹配性能，因此渐变式椭圆-矩形波导转换器的长度较长，占用空间大。2、引伸胀挤的方法工艺繁琐，精度不高；机加工渐变曲面的方法，难度大，成本高。3、调配螺钉虽然降低了加工精度的要求，但增加了产品的后期安装调试成本。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种充气型圆弧阶梯式椭圆-矩形波导转换器，使其在实现椭圆波导与矩形波导之间转换的同时获得小驻波、低损耗的输出以及尽量小巧的体积。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是：
一种充气型圆弧阶梯式椭圆-矩形波导转换器，其特征在于：所述波导转换器在配接椭圆波导的接口端设有椭圆接口端法兰，在配接矩形波导的接口端设有矩形接口端法兰，所述椭圆接口端法兰与矩形接口端法兰之间为硬波导过渡段；所述矩形接口端法兰处的接口口径为矩形口径，所述矩形口径宽边尺寸A等于将与之配接的矩形波导的口径的宽边尺寸，所述腔体的矩形口径窄边尺寸B等于将与之配接的矩形波导的口径的窄边尺寸；所述硬波导过渡段内腔为多级圆弧阶梯过渡结构，即将矩形接口端的矩形口径，通过在宽边的正中位置的多级对称的圆弧阶梯过渡变换后，使在椭圆接口端的口径的两圆弧间开口尺寸C等于所要配接的椭圆波导的口径的短轴尺寸。
在硬波导过渡段的窄边上设有一个气嘴，所述气嘴用于充气和抽气，在气嘴上设有用于密封的气嘴帽。
优选的，所述气嘴与硬波导的连接方式如下：在硬波导过渡段的窄边上设有一螺纹孔，在螺纹孔中通过螺纹连接固定气嘴。
本实用新型可带来以下有益效果：
本实用新型的积极进步效果在于：一，本实用新型采用圆弧阶梯式过渡（硬波导过渡段）代替传统的渐变式过渡，通过加工多级圆弧阶梯即可实现矩形波导和椭圆波导之间的模式转换和阻抗匹配，有效地回避了渐变曲面，不但方便了机械加工而且提高了加工精度。二，本实用新型在提高加工精度的同时也提高了产品的一致性，故取消了调配螺钉，同样能保证产品的小驻波、低损耗，提高了生产效率和现场安装进度，有利于工程化。三，本实用新型可根据技术指标的需要，实现多台阶的过渡结构，工艺方便，灵活性高。四，本实用新型的过渡结构紧凑，体积小巧，不易受安装空间的限制，扩展了使用场合。五，本实用新型在硬波导过渡段的窄边位置预留螺纹孔，可灵活装拆气嘴。相对于传统焊接气嘴的方式，本实用新型螺纹固定气嘴的方式，更利于产品的后期维护和零件的更换维修。
附图说明
图1：现有技术中的椭圆-矩形波导转换器的结构示意图
图2：本实用新型的整体结构示意图
图3：图2中所示矩形接口端法兰的结构示意图
图4：图2中所示椭圆接口端法兰的结构示意图
图5（a）：本实用新型实施例1的俯视图
图5（b）：本实用新型的实施例1的沿宽边中心线的纵向剖视图
图5（c）：本实用新型的实施例1的沿窄边中心线的横向剖视图
图5（d）：本实用新型的实施例1的电压驻波比仿真曲线
图6（a）：本实用新型的实施例2的俯视图
图6（b）：本实用新型的实施例2的沿宽边中心线的纵向剖视图
图6（c）：本实用新型的实施例2的沿窄边中心线的横向剖视图
图6（d）：本实用新型的实施例2的电压驻波比仿真曲线
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
参见图2，图2中1为椭圆接口端法兰、2为气嘴、3为气嘴帽、4为硬波导过渡段、5为矩形接口端法兰。椭圆接口端法兰1和矩形接口端法兰5与硬波导过渡段4为一体机械加工而成，精度高、可靠性好。硬波导过渡段4的窄边位置预留螺纹孔，可通过螺纹连接的方式灵活装拆气嘴2，便于产品的后期维护和零件的更换维修。波导转换器的硬波导过渡段4起传输电磁波信号的作用，两端法兰起端口接馈的作用，气嘴2起充气和抽气的作用，气嘴帽3起密封的作用，气嘴2和气嘴帽3是保证密闭环境的重要部件。
本实用新型的过渡原理是：通过波导横截面的适当变化，实现矩形波导和椭圆波导之间的模式转换和阻抗匹配。
参见图3，矩形接口端法兰5与配接的矩形波导的法兰尺寸一致，矩形接口端法兰5的口径宽边尺寸A与配接的矩形波导的口径的宽边尺寸一致，矩形接口端法兰5的口径窄边尺寸B与配接的矩形波导的口径的窄边尺寸一致。
通过多级圆弧阶梯过渡结构的硬波导过渡段4，即采用在宽边的正中位置通过多级对称的圆弧阶梯过渡变换后逼近椭圆口径的短轴尺寸的方式，使得椭圆接口端法兰1的口径尺寸如图4所示，图4中标注的A、B尺寸与图3中标注的A、B尺寸相同，但尺寸C即椭圆接口端的口径的两圆弧间开口尺寸等于所要配接的椭圆波导的口径的短轴尺寸。硬波导过渡段4内腔的多级圆弧阶梯过渡结构的具体尺寸设计可采用经验值结合软件仿真设计完成。
以下提供两个实施例予以具体说明。
实施例1，为FGFL80∕DP84充气型四级圆弧阶梯式椭圆-矩形波导转换器。结合参见图5（a）、图5（b）、图5（c）；图中6为第一级圆弧台阶、7为第二级圆弧台阶、8为第三级圆弧台阶、9为第四级圆弧台阶。
1）结构：结合参见图2。实施例1的波导转换器包括椭圆接口端法兰、硬波导过渡段、矩形接口端法兰、气嘴和气嘴帽。
2）材料：椭圆接口端法兰、硬波导过渡段、矩形接口端法兰、气嘴和气嘴帽均采用环保铜，表面金属镀层。
3）组装：气嘴通过螺纹连接固定在硬波导过渡段上。
4）尺寸：设计尺寸为，A=28.5mm、B=12.6mm、C=20mm。参见图5（d），本实施例1的传输频段为7.125～8.5GHz，电压驻波比小于1.1。
实施例2，为FGFL148∕BP120充气型三级圆弧阶梯式椭圆-矩形波导转换器。结合参见图6（a）、图6（b）、图6（c）；图中10为第一级圆弧台阶、11为第二级圆弧台阶、12为第三级圆弧台阶。
1）结构：结合参见图2。实施例2的波导转换器包括椭圆接口端法兰、硬波导过渡段、矩形接口端法兰、气嘴和气嘴帽。
2）材料：椭圆接口端法兰、硬波导过渡段、矩形接口端法兰、气嘴和气嘴帽均采用环保铜，表面金属镀层。
3）组装：气嘴通过螺纹连接固定在硬波导过渡段上。
4）尺寸：设计尺寸为，A=19.05mm、B=9.53mm、C=11mm。参见图6（d），本实施例2的传输频段为14～15.35GHz，电压驻波比小于1.1。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种充气型圆弧阶梯式椭圆-矩形波导转换器，其特征在于：所述波导转换器在配接椭圆波导的接口端设有椭圆接口端法兰，在配接矩形波导的接口端设有矩形接口端法兰，所述椭圆接口端法兰与矩形接口端法兰之间为硬波导过渡段；所述矩形接口端法兰处的接口口径为矩形口径，所述矩形口径宽边尺寸A等于将与之配接的矩形波导的口径的宽边尺寸，腔体的矩形口径窄边尺寸B等于将与之配接的矩形波导的口径的窄边尺寸；所述硬波导过渡段内腔为多级圆弧阶梯过渡结构，即将矩形接口端的矩形口径，通过在宽边的正中位置的多级对称的圆弧阶梯过渡变换后，使在椭圆接口端的口径的两圆弧间开口尺寸C等于所要配接的椭圆波导的口径的短轴尺寸。
2.按照权利要求1所述的一种充气型圆弧阶梯式椭圆-矩形波导转换器，其特征在于：在硬波导过渡段的窄边上设有一个气嘴，所述气嘴用于充气和抽气，在气嘴上设有用于密封的气嘴帽。
3.按照权利要求2所述的一种充气型圆弧阶梯式椭圆-矩形波导转换器，其特征在于：所述气嘴与硬波导的连接方式如下：在硬波导过渡段的窄边上设有一螺纹孔，在螺纹孔中通过螺纹连接固定气嘴。
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