CN205583111U - 波导组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种波导组件，适应于高低温交变环境，由多个波导和波导夹子组成，其中，波导夹子至少包括固定式波导夹子和滑动式波导夹子。因此，采用本实用新型，通过选择合适的软波导及调整固定式波导夹子、滑动式波导夹子的位置，可以在较大温差下，对波导组件两端产生的额外负载很小，同时对中间固支点产生的额外负载很小。

Description

波导组件

技术领域

本实用新型涉及一种波导组件，适用于高低温交变的环境，尤其适用于航天领域。

背景技术

波导作为传输微波信号通道是一种常用的技术。在地面雷达、卫星天线等领域有着广泛应用。影响波导的热源主要有两个：外界环境和内部微波损耗。在热源影响下，波导因温度变化而产生热变形，不仅影响波导本身也对波导两端连接的设备产生额外负载。

CN201956451U号专利“裂缝波导天线防热胀冷缩固定支架”提出了一种用于轨道交通车地通信系统的支架，通过弹簧可以减小波导热变形对支架端的影响。这种支架结构复杂，固定端需滑动，对于轨道交通领域以外的通用性较弱。另外，在CN204741082U号专利《一种Ka频段小型化宽频带多模自跟踪馈源》和CN201510099027号专利《一种卫星馈源组件》中，均采用了波导直接固支的形式，没有进一步针对高低温交变环境做细化设计。

综上所述，在目前的现有技术中，尚缺少一种简易的适应高低温交变环境的波导组件。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种适应高低温交变环境的波导组件，可以容忍的环境温度区间大，并且能够在高低温交变时，对波导组件两端产生的额外负载很小，而在高低温交变时，对中间固支点产生的额外负载很小。

本实用新型提供了一种波导组件，适应于高低温交变环境，由多个波导和波导夹子组成，其中，波导夹子至少包括固定式波导夹子和滑动式波导夹子。

多个波导中的中间一个采用的是软波导并且材料为铍青铜波纹管，而其它波导均为硬波导。多个波导中的第一个波导的一端与旋转关节的转动部分连接，并且被设为几字形，以使波导方向的热变形转化为旋转关节的转动，从而减小旋转关节所受的弯矩。多个波导依次连接，并且多个波导中的最后一个波导的另一端与旋转关节的固定部分连接。

另外，固定式波导夹子与波导法兰连接，从而连接后固定式波导夹子与多个波导之间无相对位移。滑动式波导夹子与波导管连接，从而波导沿波导管的方向不受约束。波导夹子用于固定波导和增加结构稳定性。

因此，与现有技术相比，采用本实用新型，通过选择合适的软波导及调整固定式波导夹 子、滑动式波导夹子的位置，可以在较大温差下，对波导组件两端产生的额外负载很小，同时对中间固支点产生的额外负载很小。

附图说明

图1a是本实用新型的波导组件的结构示意图；

图1b是固定式波导夹子的结构示意图；

图1c是滑动式波导夹子的结构示意图；

图2是图1所示波导组件中的波导1的结构示意图；

图3是图1所示波导组件中的固定式波导夹子的结构示意图；图4是图1所示波导组件中的滑动式波导夹子的结构示意图。

具体实施方式

应了解，本实用新型的适应高低温交变环境的波导组件由波导1......波导M......波导N和固定式波导夹子、滑动式波导夹子组成。波导M采用软波导，材料为铍青铜波纹管。除波导M外，其他波导为硬波导。波导1一端与旋转关节的转动部分连接。波导1设计成几字形，使沿波导方向的热变形转化为旋转关节的转动，减小旋转关节所受弯矩。波导1......波导N依次连接，波导N的另一端与旋转关节的固定部分连接。固定式波导夹子与波导法兰连接，连接后固定式波导夹子与波导之间无相对位移。滑动式波导夹子与波导管连接，波导沿波导管方向不约束。这两种波导夹子均有固定波导，增加结构稳定性的作用。

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1a、1b、1c所示，本实用新型的适应高低温交变环境的波导组件由波导1、波导2、波导3、波导4、波导5、波导6、波导7和固定式波导夹子8、滑动式波导夹子9组成。除波导1和波导7对旋转关节的接口外，其余波导法兰均为BJ260标准波导口。

注意，图1b的固定式波导夹子8和图1c的滑动式波导夹子9是图1a所示的部分I和II的4倍放大图。在图1a中，位于波导7左侧的旋转关节与电机输出轴固定，而位于波导1右侧的旋转关节也与电机输出轴固定。本发明的波兰由铝合金制成，臂杆由碳纤维制成。

波导1、波导2、波导3、波导4、波导5、波导6采用3A21防锈铝，有利于波导腔体真空铝钎焊成型。波导6为软波导，采用铍青铜波纹管。随长度增加，波导6的刚度下降明显，允许变形量变大。因此长度选用100mm。根据产品规范，100mm软波导的允许变形量为±2mm。

波导1设计成几字形，使沿臂杆轴向的热变形转化为旋转关节的转动，减小旋转关节所受弯矩。波导1满足其法兰与旋转关节装配后，另一端法兰法向沿臂杆方向。

固定式波导夹子8分别与波导2、波导6用螺钉连接。固定式波导夹子8上端有两个安装孔，与BJ260标准波导口对应。下端设计与臂杆共型的圆弧段，增大其与臂杆粘接面。固定式波导夹子8的这种布局可以使波导1、波导2和波导7具有较好的连接刚度。而且，由于臂杆法兰为铝合金材料，这些波导受热变形影响较小。

滑动式波导夹子9分别与波导3、波导4、波导5连接。滑动式波导夹子9上端形成方孔，使波导外壁刚好能从中通过。下端设计与臂杆共型的圆弧段，增大其与臂杆粘接面。滑动式波导夹子9分为三部分：本体、盖板和硅橡胶垫。硅橡胶垫与盖板、本体用GD414硅橡胶粘接固定。滑动式波导夹子9的安装位置接近波导法兰，可改善受力效果。当高低温交变时，波导3、波导4和波导5的热变形将传递至波导6，降低波导的热应力。

装配时，首先在固定式波导夹子8、滑动式波导夹子9与臂杆之间涂REDUX420胶。在胶固化前，试装配波导1、波导2、波导3、波导4、波导5、波导6、波导7和固定式波导夹子8、滑动式波导夹子9，确定固定式波导夹子8和滑动式波导夹子9的安装位置。拆下固定式波导夹子8、滑动式波导夹子9与臂杆的组合体，再次对波导夹子8和滑动式波导夹子9的弧段缠绕碳纤维丝，加强其连接效果。待以上组合体固化成型后，正式装配波导1、波导2、波导3、波导4、波导5、波导6、波导7和固定式波导夹子8、滑动式波导夹子9。此外，由于装配误差的存在，波导6将在最后装配，可容忍法兰间的微小间隙。

作为具体实施例，将本实用新型涉及的波导组件作为某卫星Ka频段反射面天线的一部分。如图1所示，波导1和波导7的两端分别于旋转关节连接。旋转关节与电机的输出轴固定。波导1～波导7形成了两处旋转关节之间的射频通道。两处电机轴之间的距离为1010mm。旋转关节内部转动部分通过深沟球轴承连接与固定部分连接。为了保证长期可靠，旋转关节所受载荷应尽可能小。

由于太阳光照的影响，卫星在轨运行时将经历高低温交变的环境。本实用新型涉及的波导组件所经历的温度为-92.6℃～54.1℃。在航天领域比较常用的波导材料为铝合金，铝合金材料的线胀系数约为22×10-6/℃。在图1中，臂杆的材料为碳纤维，长度为780mm。碳纤维的线胀系数近似于0。臂杆两端的法兰为铝合金材料。由于波导和法兰采用了相同的材料，在温度变化时，热变形一致。若以常温20℃作为零件的装配温度，则波导组件的最大温差为112.6℃。计算可得，波导组件相对于臂杆的最大变形量为1.93mm。

由于在火箭发射段卫星需经历恶劣的力学环境，天线的一阶固有频率与卫星不能发生频率耦合，因此波导需要进行结构固定以保证其拥有足够刚度。若仅使用图1中的固定式波导夹子，则波导热变形产生的力将直接通过固定式波导夹子传递到臂杆，使臂杆承受较大外力。若仅使用滑动式波导夹子，则波导沿臂杆方向的热变形将直接影响两端的旋转关节。

另外，通过力学分析软件Patran+Nastran建模和分析，在波导1和旋转关节连接处由热变形产生的力为0。由于软波导允许有±2mm的变形量，波导热变形为1.93mm，在允许变形量之内，所以波导热变形对臂杆的影响可忽略不计。

此外，本实用新型可根据臂杆长度的变化，调整波导夹子的数量以及软波导的长度。

综上所述，本实用新型的波导夹子的布局方式(两端固定式波导夹子，中间滑动式波导夹子)降低了旋转关节处的受力，并使臂杆上波导的热变形都传递至软波导，而几字形波导的设计使旋转关节所受外力方向由弯曲变为转动。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

本实用新型中未说明部分属于本领域的公知技术。

Claims (7)

1.一种波导组件，适应于高低温交变环境，其特征在于，由多个波导和波导夹子组成，

其中，所述波导夹子至少包括固定式波导夹子和滑动式波导夹子。

2.根据权利要求1所述的波导组件，其特征在于，所述多个波导中的中间一个采用的是软波导并且材料为铍青铜波纹管，而其它波导均为硬波导。

3.根据权利要求2所述的波导组件，其特征在于，所述多个波导中的第一个波导的一端与旋转关节的转动部分连接，并且被设为几字形，以使波导方向的热变形转化为所述旋转关节的转动，从而减小所述旋转关节所受的弯矩。

4.根据权利要求3所述的波导组件，其特征在于，所述多个波导依次连接，并且所述多个波导中的最后一个波导的另一端与所述旋转关节的固定部分连接。

5.根据权利要求1所述的波导组件，其特征在于，所述固定式波导夹子与波导法兰连接，从而连接后所述固定式波导夹子与所述多个波导之间无相对位移。

6.根据权利要求1所述的波导组件，其特征在于，所述滑动式波导夹子与波导管连接，从而所述波导沿所述波导管的方向不受约束。

7.根据权利要求1所述的波导组件，其特征在于，所述波导夹子用于固定波导和增加结构稳定性。