CN204834817U - 宽频带波导同轴转换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种宽频带波导同轴转换器，它包括波导、阶梯阻抗变换单元、同轴内导体和同轴线。其中同轴内导体与阶梯阻抗变换单元的末级连接，阶梯阻抗变换单元的末级端部加工有缺口，使末级不与波导底面接触。同轴内导体与阶梯阻抗变换单元的末级的连接点位于阶梯阻抗变换单元的末级端面的几何中心处。采用这样的结构，不改变现有设备的体积，通过将阶梯阻抗变换单元独立出来再与同轴内导体连接使之与同轴线内导体融为一体的结构，使连接处的两种模式都变换成了TEM模，这样能更好地实现模式变换，从而增加波导同轴转换器的宽频带面积。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种波导同轴转换器，具体的讲是宽频带波导同轴转换器。
背景技术
在现有微波传输领域中，通常使用波导同轴转换器来进行TE模(横电模，传播方向没有电场分量但有磁场分量)和TEM模(横电磁模，传播方向没有电场和磁场分量)的转换，该转换器的功能主要是通过阶梯阻抗变换单元实现的，传统波导同轴转换器结构如图5所示，包括波导1、阶梯阻抗变换单元4、同轴内导体3和同轴线2。同轴内导体3与同轴线2连接，阶梯阻抗变换单元4的每一级都与波导1底面连接。通常随着阶梯阻抗变换单元4的阶数增加，波导同轴转换器的变换频带宽度增加，但是相应的成本也随着增加、体积变大、传输指标下降。
实用新型内容
本实用新型提供了一种宽频带波导同轴转换器，用于解决现有波导同轴转换器在工作频带较窄，且传输指标不好，不能实现微波从波导到同轴的宽频带、小反射地传输的问题。
本实用新型解决以上技术问题，提供的技术方案是，宽频带波导同轴转换器，包括波导、阶梯阻抗变换单元、同轴内导体和同轴线。其中同轴内导体与阶梯阻抗变换单元的末级连接，阶梯阻抗变换单元的末级加工有缺口，使末级不与波导底面接触。采用这样的结构使阶梯阻抗变换单元的末级独立出来，通过与同轴内导体连接并与之融为一体，其同时具有阶梯阻抗变换单元的特性和同轴内导体的特性，于是连接处的两种模式都变换成了TEM模，这样能更好地实现模式变换。
进一步的，波导一端开口，另一端封闭。阶梯阻抗变换单元设于波导内，阶梯阻抗变换单元的高度沿波导的封闭一端到另一端依次降低，阶梯阻抗变换单元与波导的两边侧壁距离相等。此种结构使微波传输更稳定，有利于波导中微波的模式转换。
进一步的，根据该波导同轴转换器工作原理，波导选用双脊波导。
进一步的，根据该阶梯阻抗变换单元工作原理，阶梯阻抗变换单元至少为三阶。
可选的，阶梯阻抗变换单元选用铁、铝或铜等良导体材料制作，这些良导体较高的电导率可以降低微波的反射。
可选的，阶梯阻抗变换单元的末级与同轴内导体采用焊接连接，这样使两者连接更稳定。
进一步的，阶梯阻抗变换单元的末级缺口设置在末级下端，或设置在末级上端和下端。
进一步的，同轴内导体与阶梯阻抗变换单元的末级连接点位于阶梯阻抗变换单元的末级端面的几何中心处。阶梯阻抗变换单元的末级端面为矩形或正方形，同轴内导体连接在矩形或正方形对角线交点处，这样在进行波导同轴转换时工作更稳定，有利于获得良好的传输指标。
可选的，阶梯阻抗变换单元的末级与波导底面距离，可以根据实际情况进行调节，从而调整频带宽度。
本实用新型的有益效果是，采用阶梯阻抗变换单元的末级悬空的结构，使之独立出来，能更好地实现模式变换。同轴内导体连接阶梯阻抗变换单元的末级端面几何中心处。在功能上实现连接处的两种模式都变换成了TEM模，从而不改变现有设备的工作原理仅对结构进行改进，来达到增加频带宽度的目的。
下面结合附图对本实用新型进一步说明，以使本领域技术人员能够实现本实用新型。
附图说明
图1为实施例1结构示意图；
图2为实施例2结构示意图；
图3为图1和图2的俯视图；
图4为阶梯阻抗变换单元端面与同轴内导体连接示意图；
图5为传统波导同轴转换器侧视结构示意图；
图6为传统波导同轴转换器四阶阶梯阻抗变换器微波传输仿真图；
图7为实施例1的微波传输仿真图。
具体实施方式
实施例1
当缺口402设于阶梯阻抗变换单元的末级401下端时，如图1、图3和图4所示，宽频带波导同轴转换器包括波导1、阶梯阻抗变换单元4、同轴内导体3和同轴线2。其中同轴内导体3与阶梯阻抗变换单元的末级401连接，阶梯阻抗变换单元的末级401下端加工有缺口402，使末级401不与波导1底面接触，波导1一端开口，另一端封闭。阶梯阻抗变换单元4设于波导1内，阶梯阻抗变换单元4的高度延波导1的封闭一端到另一端依次降低，阶梯阻抗变换单元4与波导1的两边侧壁距离相等，波导1为双脊波导，阶梯阻抗变换单元4为四阶,阶梯阻抗变换单元4与波导1两边侧壁距离分别为L1、L2且有L1＝L2，阶梯阻抗变换单元的末级401端面是长为L4、宽为L5的矩形，同轴内导体3与阶梯阻抗变换单元的末级401的连接点位于矩形几何中心处。如果选择L4＝L5，则阶梯阻抗变换单元的末级401端面为正方形，同轴内导体3连接在正方形的几何中心。
如图6和图7所示，在相同的传输条件下，配有四阶阶梯阻抗变换单元的传统波导同轴转换器仿真图驻波小于1.25的频率范围是12.7～17.9GHz如图6，而工程上的指标是驻波小于1.25的频率范围是12.4～18.0GHz，显然传统结构的波导同轴转换器没法实现这一目标，故只有选择配有更高阶阶梯阻抗变换单元的传统波导同轴转换器来完成这一工程指标。而配有四阶阶梯阻抗变换单元的宽频带波导同轴转换器仿真图驻波小于1.25的频率范围是11.2～18.8GHz如图7，可以满足工程指标要求，从而在不改变现有设备的工作原理也不增加阶梯阻抗变换单元的阶数的前提下仅对结构进行改进，达到了使波导同轴转换器宽频带增加的效果。
使用时，波导1中的微波进入阶梯阻抗变换单元4，在经过变换处理后进入由阶梯阻抗变换单元的末级401，通过与阶梯阻抗变换单元的末级401连接的同轴内导体3进入同轴线2，最终由同轴线2输出，完成TEM模与TE模的转换。
实施例2
当缺口402设于阶梯阻抗变换单元的末级401上端和下端时，如图2、图3和图4所示，宽频带波导同轴转换器包括波导1、阶梯阻抗变换单元4、同轴内导体3和同轴线2。其中同轴内导体3与阶梯阻抗变换单元的末级401连接，阶梯阻抗变换单元的末级401上端和下端加工有缺口402，使末级401不与波导1底面接触，波导1一端开口，另一端封闭。阶梯阻抗变换单元4设于波导1内，阶梯阻抗变换单元4的高度延波导1的封闭一端到另一端依次降低，阶梯阻抗变换单元4与波导1的两边侧壁距离相等，波导1为双脊波导，阶梯阻抗变换单元4为四阶。阶梯阻抗变换单元4与波导1两边侧壁距离分别为L1、L2且有L1＝L2，阶梯阻抗变换单元的末级401端面是长为L4、宽为L5的矩形，同轴内导体3与阶梯阻抗变换单元的末级401的连接点位于矩形几何中心处。如果选择L4＝L5，则阶梯阻抗变换单元的末级401端面为正方形，同轴内导体3连接在正方形的几何中心。
本例其他结构参见实施例1的描述。
Claims (8)
1.宽频带波导同轴转换器，包括波导(1)、阶梯阻抗变换单元(4)、同轴内导体(3)和同轴线(2)，其特征在于：所述同轴内导体(3)与阶梯阻抗变换单元的末级(401)连接，所述阶梯阻抗变换单元的末级(401)端部加工有缺口(402)，使末级(401)不与波导(1)底面接触。
2.根据权利要求1所述的宽频带波导同轴转换器，其特征在于：所述波导(1)一端开口，另一端封闭；所述阶梯阻抗变换单元(4)设于波导(1)内，阶梯阻抗变换单元(4)的高度沿波导(1)的封闭端到另一端依次降低，阶梯阻抗变换单元(4)与波导(1)的两边侧壁距离相等。
3.根据权利要求1所述的宽频带波导同轴转换器，其特征在于：所述波导(1)为双脊波导。
4.根据权利要求1所述的宽频带波导同轴转换器，其特征在于：所述阶梯阻抗变换单元(4)至少为三阶。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的宽频带波导同轴转换器，其特征在于：所述缺口(402)设置在末级(401)下端，或所述缺口(402)设置在末级(401)上端和下端。
6.根据权利要求5所述的宽频带波导同轴转换器，其特征在于：所述同轴内导体(3)与阶梯阻抗变换单元的末级(401)的连接点位于阶梯阻抗变换单元的末级(401)端面的几何中心处。
7.根据权利要求6所述的宽频带波导同轴转换器，其特征在于：所述阶梯阻抗变换单元的末级(401)端面为矩形。
8.根据权利要求7所述的宽频带波导同轴转换器，其特征在于：所述阶梯阻抗变换单元的末级(401)端面为正方形。
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