CN203589176U - 超小型波导旋转关节 - Google Patents
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Abstract
超小型波导旋转关节由旋转部分和固定部分通过转动装置连接在一起，其旋转部分可相对于固定部分沿轴线00做360°转动。旋转部分、固定部分均是由一个矩形波导和圆形波导以及TE11模抑制沟槽相互连接而形成；圆形波导纵向上与矩形波导的E面成正交相连，圆形波导的圆心处于矩形波导E面的中心线上；在圆形波导与矩形波导相交处的圆形波导上开有长圆形的TE11模抑制沟槽，其槽深方向为沿着圆波导纵轴背离矩形波导的方向，TE11模抑制沟槽横截面相对于圆波导的中心呈对称结构，且长度方向垂直于矩形波导的纵轴。因TE11模抑制沟槽开在圆形波导内部，并不占用额外空间，故可明显减少整个旋转关节的外部尺寸。
Description
技术领域
本实用新型属于微波通信领域，涉及一种波导旋转关节，特别是通过特殊的模式转换结构来减小整体尺寸的一种波导旋转关节。
背景技术
在天线微波信号的传输系统中，为了满足天线在工作中不断地搜索目标、跟踪目标以及测量目标的需要，往往要求天线方位上能360°旋转，俯仰上能±90°旋转。此时网络和馈源之间就必须安装波导旋转关节，保证微波信号能有效地传输，这就是波导旋转关节的用途。旋转关节由固定和旋转两大部分组成。设计良好的宽频带波导旋转关节要求在连接处可以平稳旋转，又要保证在动、定部件之间有良好的电连接，使宽频段覆盖系统能达到较好的驻波和较小的系统损耗。
为了实现旋转过程中电气指标的一致性，关键在于传输微波信号的矩形波导与旋转部分要求的圆形波导之间的激励结构。旋转关节中的圆波导中传输的波形为轴对称模TH01，而从矩形波导的TE10模耦合到圆形波导中时，不可避免地会同时产生非对称模TE11。所以圆波导内的非对称模TE11必须抑制掉。抑制TE11模的方法很多，现有的激励模方式主要有单边波导激励和双边波导激励。在单边激励模式中有如混合模TE-TM短路线；沿圆波导轴线方向将同轴短路支线延伸到矩形波导以下以及用谐振环作为滤波器等方法。这些方法都能较好地滤除、抑制TE11模。但是，它们在结构、工艺上较复杂不宜实现，且在高频波段受加工精准度影响较大。而双边激励虽然对TE11模的抑制较为明显，加工难度也相对较小，但无论是常用的双边缝隙耦合还是利用差模原理的双边对称波导耦合结构，因受其对称激励结构的影响，都不可避免地会增加旋转关节的整体尺寸。随着国防科学技术进一步发展，武器设备对于系统要求也越来越高，尤其到了毫米波波段，所能利用的空间尺寸越来越小，按照以上按常规方案设计的旋转关节已无法满足使用的要求。
发明内容
为了克服波导旋转关节中现有技术的不足，本发明提出一种新型的具有独特激励结构的超小型波导旋转关节。因其外形尺寸可显著缩小，在系统空间受到局限的情况下，具有明显的应用优势。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本超小型波导旋转关节由旋转部分和固定部分通过转动装置连接在一起，其旋转部分可相对于固定部分沿轴线00做360°转动，其特征在于：旋转部分、固定部分均是由一个矩形波导和圆形波导以及TE11模抑制沟槽相互连接而形成；圆形波导纵向上与矩形波导的E面成正交相连，圆形波导的圆心处于矩形波导E面的中心线上；在圆形波导与矩形波导相交处的圆形波导上开有长圆形的TE11模抑制沟槽，其槽深方向为沿着圆波导纵轴背离矩形波导的方向，TE11模抑制沟槽横截面相对于圆波导的中心呈对称结构，且长度方向垂直于矩形波导的纵轴。因TE11模抑制沟槽开在圆形波导内部，并不占用额外空间，故可明显减少整个旋转关节的外部尺寸。
所述的矩形波导的两个侧壁相对于圆波导中心呈对称分布，矩形波导的一端还包括有一个短路块，形成一个短路反射面。
所述的TE11模抑制沟槽按矩形波导的中心线对称分布，其长度为1/2λ或1/2λ的整数倍，其中λ为波导中传输电磁波的波长。
所述的的连接旋转部分与固定部分的转动装置为轴承。
所述的旋转部分与固定部分之间通过扼流槽来实现结构上分离而电气上连接，扼流槽为双槽结构，长度为波导中传输电磁波波长的1/4，两槽宽度比为4∶1。扼流槽避免了旋转过程中结构上的不稳定对传输信号的干扰。
所述的旋转部分和固定部分均由金属加工而成。
所述的圆形波导直径的选取要在0.766λ～0.975λ的范围内，λ为波导中传播电磁信号的波长。
本实用新型原理为：在矩形波导中传输的主模为TE10模，其经过与圆形波导的正交激励后，会在圆形波导同时产生TE11和TM01两种模式。其中TM01模的电场相对与圆形波导的圆心呈轴对称分布，而TE11模的电场相对于圆形波导的圆心呈非对称分布。这两种模式在圆波导中是同时存在的。对于旋转关节来说只需要电场呈对称分布的TM01模，而TE11模需要被抑制掉。TE11模的电场矢量可分解成垂直于矩形波导信号传播方向(横向)和平行于矩形波导信号传播方向(纵向)两部分。其中纵向分量通过1/4波长短路面反射后在中心线位置形成等幅反向的信号，在纵向把TE11模抵消掉。而通过长圆沟槽可对横向产生的TE11模分量进行有效的抑制。当电磁信号通过这种模式转换装置后，可以保证在圆形波导中传播的主要模式为电场对称的TM01模，而对TE11模的抑制度可达到40dB左右。这保证了旋转关节在工作时，传播信号的稳定性。
本实用新型与现有技术相比的优点是：
通过在圆形波导的内部开槽达到抑制TE11模式的目的，而不另外占用空间。可缩小旋转关节的整体尺寸。
TE11模抑制沟槽可很好的抑制TE11模的产生，使得在旋转关节工作时，电信号可稳定传播。
扼流槽的存在可保证旋转部分与固定部分结构上的分离而电气上的连续，有利于旋转关节在大功率条件下的工作稳定性。避免了旋转过程中结构上的不稳定对传输信号的干扰。
附图说明
图1为本实用新型所述超小型波导旋转关节的侧视原理图
图2为本实用新型所述超小型波导旋转关节的旋转部分的组装关系图
图3为本实用新型所述超小型波导旋转关节旋转部分的俯视图
图4为本实用新型所述超小型波导旋转关节中的TE10模经过TE11模抑制槽后TM01模在 圆波导中传播的场强图。
图5为本实用新型所述超小型波导旋转关节中在四个工作角度下的端口电压驻波比曲线图。
图6为本实用新型所述超小型波导旋转关节中在四个工作角度下的两端口之间的插入损耗曲线图。
具体实施方式
本实用新型波导旋转关节由旋转部分(1)、固定部分(2)、转动装置(4)连接组成。如图1所示，旋转部分(1)通过转动装置(4)连接在固定部分(2)上，并可沿着00轴相对固定部分(2)在顺时针和逆时针两个方向做360°的转动。在连接处端面上旋转部分(1)一侧开有一个环形缝隙槽其与两部分连接之间预留的缝隙形成双槽扼流(3)的结构。这种结构保证了在大功率工作条件下，避免了旋转过程中结构上的不稳定对传输信号的干扰，有利于信号传播的稳定性。
旋转部分(1)包括有矩形波导(11)、圆形波导(12)、TE11模抑制沟槽(13)、短路块(14)四个部分。如图2所示，矩形波导(11)为在上盖中加工出一个凹形槽而形成，其向下固定在圆形波导上方。圆形波导(12)的轴线处在矩形波导(11)的中心线上，且与矩形波导呈90°角的正交状态。矩形波导(11)的两个侧壁(11A)、(11B)相对于圆波导中心线00呈对称分布，见图3。图2中的TE11模抑制沟槽(13)为长圆槽。其槽深沿着00轴在圆波导(13)中加工而成，长圆槽两端为半圆形结构，按矩形波导的中心线左右对称分布，两端之间的距离为1/2波长或1/2波长的整数倍。短路块(14)插入到矩形波导的另一端，形成一个短路反射面(14A)。固定部分(2)的组成结构与旋转部分(1)完全相同，也是由矩形波导、圆形波导、TE11模抑制沟槽，短路块四个部分组成。
连接上下两部分的转动装置(4)为轴承，保证在高速旋转下的稳定运行。
两个扼流槽长度均为1/4波长，旋转部分(1)上的缝隙槽沿圆形波导的轴线00呈环形分布，此环形槽与上下两部分连接缝隙之间构成双槽形式的扼流槽(3)，两槽宽度比为4∶1。扼流槽(3)通过短路开路短路的原理，保证了旋转关节在电信号上的连续而结构上的分离。
圆形波导(12)内直径的选取要既能保证TM01的传输而又不出现更高次模，其直径在0.766λ～0.975λ的范围内。λ为波导中传播电磁信号的波长。
短路块(14)插入到矩形波导(11)后，其短路面(14A)到轴线00的距离为1/4波导中传输电磁波的波长。
微波信号从矩形波导(11)的一端进入后，其以TE10的形式存在于矩形波导(11)中。在经过矩形波导(11)与圆形波导(12)交界处后，会在圆形波导(12)内同时激励出两种模式TM01和TE11。TM01的电场相对于轴线00呈对称分布，是旋转关节所需要的工作模式。而非对称TE11模，在矩形波导(11)纵向和横向两个方向，分别通过短路面(14A)和TE11模抑制沟槽(13)来抵消掉。其中纵向分量通过1/4波长短路面(14A)反射后在中心线00位置形成等幅反向的信号，在纵向把TE11模抵消掉，横向分量通过TE11模抑制槽(13)两 端的反射而抵消掉，这样可以把进入到圆形波导(12)中的TE11模抑制在40dB以下，使得其对TM01传输的影响减到最小，保证了各项电性能指标在旋转关节工作时的稳定性。TM01模在圆形波导(12)中的传输状态见图4.
矩形波导(11)端口的电压驻波比在10％的带宽范围内可达到1.15以下，见图5.旋转关节在0°、90°、180°、270°四个旋转角度下的电压驻波比曲线图，其曲线的波动范围在0.02之间。
旋转关节两个端口之间的插入损耗在0°、90°、180°、270°四个状态下的曲线图见图6.其值可控制在0.15dB之内。波动范围小于0.01dB.
Claims (7)
1.超小型波导旋转关节，由旋转部分(1)和固定部分(2)通过转动装置(4)连接在一起，其旋转部分(1)可相对于固定部分(2)沿轴线00做360°转动，其特征在于：旋转部分(1)、固定部分(2)均是由一个矩形波导(11)和圆形波导(12)以及TE11模抑制沟槽(13)相互连接而形成；圆形波导(12)纵向上与矩形波导(11)的E面成正交相连，圆形波导(12)的圆心处于矩形波导(11)E面的中心线上；在圆形波导(12)与矩形波导(11)相交处的圆形波导(12)上开有长圆形的TE11模抑制沟槽(13)，其槽深方向为沿着圆波导纵轴背离矩形波导的方向，TE11模抑制沟槽(13)横截面相对于圆波导的中心呈对称结构，且长度方向垂直于矩形波导(11)的纵轴。
2.根据权利要求1所述的超小型波导旋转关节，其特征在于矩形波导(11)的两个侧壁11(A)、11(B)相对于圆波导中心呈对称分布，矩形波导(11)的一端还包括有一个短路块(14)，形成一个短路反射面(14A)。
3.根据权利要求1所述的超小型波导旋转关节，其特征在于TE11模抑制沟槽(13)按矩形波导(11)的中心线对称分布，其长度为1/2λ或1/2λ的整数倍，其中λ为波导中传输电磁波的波长。
4.根据权利要求1所述的超小型波导旋转关节，其特征在于连接旋转部分(1)与固定部分(2)的转动装置(4)为轴承。
5.根据权利要求1所述的超小型波导旋转关节，其特征在于旋转部分(1)与固定部分(2)之间通过扼流槽(3)来实现结构上分离而电气上连接，扼流槽(3)为双槽结构，长度为波导中传输电磁波波长的1/4，两槽宽度比为4∶1。
6.根据权利要求1所述的超小型波导旋转关节，其特征在于旋转部分(1)和固定部分(2)均由金属加工而成。
7.根据权利要求1所述的超小型波导旋转关节，其特征在于圆形波导(12)直径的选取要在0.766λ～0.975λ的范围内，λ为波导中传播电磁信号的波长。
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| CN103326089A (zh) * | 2013-07-02 | 2013-09-25 | 北京维创时通科技有限公司 | 超小型波导旋转关节 |
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|---|---|---|---|---|
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| CN105357789A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-02-24 | 南京三乐微波技术发展有限公司 | 基于大型旋转装置的微波馈能装置 |
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