CN214124080U - 一种具有金属脊线的圆波导传输线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有金属脊线的圆波导传输线，包括塑料杆、外导体、金属脊线及护套层；塑料杆由内至外依次包括芯层及外皮层，所述外皮层包覆在所述芯层上；所述外导体包覆在所述塑料杆上；金属脊线，所述金属脊线与所述外导体连接，且所述金属脊线搭接在所述塑料杆上；所述护套层包覆在所述外导体上。利用本实用新型的技术方案，将金属脊线引入波导结构，可以有效改善圆波导极化偏转问题，提高远距离传输的实用性。

Description

一种具有金属脊线的圆波导传输线

技术领域

本实用新型涉及通信传输技术领域，具体涉及一种具有金属脊线的圆波导传输线。

背景技术

随着现代通信技术的不断发展，频谱资源越来越紧缺，而毫米波段拥有巨大的频谱资源开发空间，因此如何开发利用原本应用在卫星和雷达军用系统上的毫米波频谱资源成为了第五代移动通信技术的重点。其中毫米波信号在设备间的传输问题，因传统的同轴电缆在毫米波段的衰减急剧增加，面临改进和替换的问题。

圆波导是波导的截面为圆形的柱形波导，圆波导具有损耗较小和双极化的特性，常用于天线馈线中，也可作较远距离的传输线，并广泛用作微波谐振腔。圆波导管作为通信传输线，用来传送毫米波电磁信号有着诸多优点：相同截面周长下传输功率更高(因圆的截面积最大)、传输衰减小。且相对于矩形波导管可装盘运输、施工布放相对简易等。但是，由于圆波导管要实现毫米波信号传输对波导管的工艺精度和产品一致性要求严格，为了实现圆波导的更广泛应用，需要对圆波导管的结构及生产工艺进行改进。

实用新型内容

鉴于以上现有技术存在的缺点，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种波导结构及电气性能稳定的圆波导传输线。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种具有金属脊线的圆波导传输线，包括：

塑料杆，其由内至外依次包括芯层及外皮层，所述外皮层包覆在所述芯层上；

外导体，所述外导体包覆在所述塑料杆上；

金属脊线，所述金属脊线与所述外导体连接，且所述金属脊线搭接在所述塑料杆上，且所述金属脊线沿所述塑料杆长度方向连续设置；

护套层，所述护套层包覆在所述外导体上。

通过采用上述技术方案，将金属脊线引入波导结构，可以有效改善极化偏转问题，提高远距离传输的实用性，同时，将塑料杆作为一种具有金属脊线的圆波导传输线的内衬层，可以防止外界潮气侵入传输线内，从而影响传输线的电气性能。同时，以塑料杆作为内衬层的一种具有金属脊线的圆波导传输线相对于传统的全金属铜空管漏缆波导，更具有弹性和可恢复性，可以避免在运输或施工布放过程中的损坏。

在本实用新型的一实施例中，所述外导体为单层铜塑复合膜，其包括一铜层及一塑料层，所述铜层与所述塑料层连接。

在本实用新型的一实施例中，所述铜层的厚度范围为0.1-0.2mm，所述塑料层的厚度范围为0.08-0.2mm。

通过采用上述技术方案，将铜塑复合膜作为圆波导的外导体，可以提高波导管的性能，同时，铜层与塑料层的尺寸选择能够更好地满足通信要求，不会影响所述圆波导传输线的其它性能。

在本实用新型的一实施例中，所述金属脊线的宽度为0.5-3mm。

通过采用上述技术方案，可以更好地改善圆波导在应用过程中产生的偏极化问题，且不会影响圆波导的其它性能。

在本实用新型的一实施例中，所述芯层为发泡的聚烯烃材料。

在本实用新型的一实施例中，所述外皮层为未发泡的聚烯烃材料。

在本实用新型的一实施例中，所述芯层与所述外皮层所用材料的介电常数小于2.25F/m。

通过采用上述技术方案，一方面可以防止长期工作中外界潮气入侵传输线，从而影响所述一种具有金属脊线的圆波导传输线的传输性能；另一方面所述芯层与所述外皮层采用相对介电常数低的材料，可以减少所述填充物对高频信号传输的影响。

在本实用新型的一实施例中，所述的塑料杆的椭圆率为0.001，所述的塑料杆的直度每米不大于3mm。

在本实用新型的一实施例中，所述护套层的材质为聚烯烃、阻燃聚烯烃或聚氯乙烯。

通过采用上述技术方案，可以保护圆波导不受机械损伤的目的，同时在有要求时具备阻燃性能。

在本实用新型的一实施例中，所述塑料杆的外径大小与传输信号的截止波长呈线性关系。

通过采用上述技术方案，可以提高所述圆波导传输线的信号传输性能。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种具有金属脊线的圆波导传输线的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种具有金属脊线的圆波导传输线的截面示意图；

图3为本实用新型提供的单层铜塑复合膜的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如图1至图3所示，本实用新型提供了一种具有金属脊线的圆波导传输线，其由内至外依次设有塑料杆1、外导体2、金属脊线3及护套层4。塑料杆1由内至外依次包括芯层11及外皮层12，所述外皮层12包覆在所述芯层11上。外导体2包覆在塑料杆1上，也就是说，外导体2包覆在外皮层上。金属脊线3与外导体2连接，且金属脊线3搭接在塑料杆1上，且所述金属脊线3沿所述塑料杆1长度方向连续设置。护套层4包覆在外导体2上。在本实施例中，外导体2通过一体化纵包的方式包覆在塑料杆1上。在本实施例中，外导体2为单层铜塑复合膜，其包括一铜层21及一塑料层22，铜层21为铜带，例如是TU2型无氧铜，铜层21的厚度范围为0.1-0.2mm，塑料层22可以采用乙烯丙烯酸共聚物或者乙烯甲基丙烯酸共聚物制成，塑料层22的厚度范围为0.08-0.2mm。铜塑复合膜厚度的选择需要既能够满足通信要求，也不会影响一种具有金属脊线的圆波导传输线的性能。进一步地，根据高频电磁场在金属导体中传输的趋肤深度计算公式：

其中：δ为趋肤深度，ω为角频率，Μ为磁导率，ρ为电阻率，通过计算可得：

因此，铜塑复合膜的铜层21厚度可以满足高频下的通信要求，可以作为一种具有金属脊线的圆波导传输线的外导体2，且不会影响一种具有金属脊线的圆波导传输线的高频电气性能。将金属脊线3引入波导结构，且金属脊线3沿塑料杆1长度方向连续设置，可以有效改善圆波导极化偏转问题，提高远距离传输的实用性，同时，将塑料杆作为一种具有金属脊线的圆波导传输线的内衬层，可以防止外界潮气侵入传输线内，从而影响传输线的电气性能。同时，以塑料杆作为内衬层的一种具有金属脊线的圆波导传输线相对于传统的全金属铜空管漏缆波导，更具有弹性和可恢复性，可以避免在运输或施工布放过程中的损坏。

如图1至图3所示，在本实施例中，塑料杆1为双层结构，由内到外分别是芯层11和外皮层12，芯层11为物理发泡后低密度的聚烯烃材料，或者其它介电常数性能优良的材料。外皮层12为未发泡的低密度聚烯烃材料，或者其它与芯层材料的介电常数性能相同或相近的材料。本实施例将塑料杆作为波导内衬层，可以提高一种具有金属脊线的圆波导传输线的结构稳定性及电气性能稳定性。同时，一方面，可以防止传输线在长期运行过程中，周边环境中的潮气逐渐侵入，从而影响圆波导的电气性能，另一方面，塑料材质更具有弹性和可恢复性，可防止在运输或施工布放过程中的损坏，进一步提高产品结构的稳定性。在本实施例中，所述塑料杆1的外径大小与传输信号的截止波长呈线性关系，塑料杆1的外径可以根据通信工作频率及圆波导的截止频率，按照公式来选取。例如，圆波导中高频信号传输受截止波长的限制，也就是当圆波导中传输主模分别为TE₁₁时和TM₀₁时，对应的截止波长，圆波导的直径可根据以下公式进行推导:λc＝3.412*D/2，λc＝2.61*D/2，其中，λc为截止波长；D为圆波导的直径，也就是本实施例中塑料杆1的外径，塑料杆1的外径应控制在偏差小于±0.05mm、椭圆率为0.001、直度每米不大于3mm。当然，在实际应用中，对于圆波导而言，其波导信号的传输和还需要区分圆波导的等效介电常数ε_g大于等于和小于1这两种情形，而ε_g由芯层11的介电常数、波导工作频率、波导截止波长等参数决定。因此，要确定圆波导的外径尺寸，需同时考虑塑料杆内芯层11的等效介电常数、波导管的工作辐射模式、工作频率、波导截止波长、用于信号的槽孔大小和周期等等。在本实施例中，护套层4为聚烯烃，但不限于此，也可以是阻燃聚烯烃、聚氟乙烯等材质，只要能够保护电缆不受机械损伤的目的，同时在需要时具有阻燃功能即可。

如图1至图3所示，在本实施例中，通过外导体2的两边缘重叠并且搭接在所述塑料杆上形成金属脊线3，金属脊线3的形状可以是矩形、圆形等，该金属脊线3的最大尺寸可以在小于圆波导半径的范围内变化，在本实施例中，金属脊线3的宽度范围为0.5-3mm。当圆形波导内不存在金属脊线3时，圆波导的边界条件旋转对称，TE₁₁波型电场极化面偏转任意角度时的场分布都是麦克斯韦方程组在满足相同边界条件下的解。波导内部的电场随着金属脊线3宽度的增大而增大，并且随着金属脊线3宽度的增加，更多的能量将被集中在金属脊线3周围，金属脊线3的加入使得边界条件不再具有旋转对称性，从而改善圆波导的极化偏转问题。但是，金属脊线3的宽度也不能过大，金属脊线3宽度过大将会影响圆波导内部的场分布，进而影响信号的传输。金属脊线3宽度的不同可以影响圆波导内部电磁场的分布，进而增大传输损耗。因此，本实施例中，将金属脊线3的宽度范围设定在0.5-3mm之间，在能够改善圆波导极化偏转问题的同时，也不会对信号传输产生很大的影响，是根据圆波导管的外径及传输信号的频率进行地合理设计。

综上所述，本实用新型提供了一种具有金属脊线的圆波导传输线，将铜塑复合膜作为圆波导的外导体，替代了传统的全金属铜(铝)管不断拉拔，分段定型的工艺，可以实现圆波导连续、大长度生产，同时极大减少了材料的消耗，降低了生产成本。

本实用新型通过将外导体的两边缘重叠搭接形成金属脊线，可以改善圆波导工程化应用中的极化偏转问题，当圆波导为圆形对称结构时，当其内部结构存在细微的不均匀性，影响信号传输。而传统工艺生产的圆波导很难彻底消除生产、运输、敷设和使用过程中产生的各种结构不均匀。而金属脊线可以破坏圆波导边界条件的旋转对称性，实现波导内电磁场结构的极化方向具有唯一性，波导内电磁场结构的极化方向保持不变，从而使圆波导用于长距离传输具有了实用性。

本实用新型将塑料杆作为圆波导的内衬层，可以防止外界潮气侵入波导管内，提高波导电气性能，同时，塑料杆相对于传统的全金属铜(或铝)空管漏缆波导，更具有弹性和可恢复性，可以防止运输或施工布放过程中的损坏。

本实用新型塑料杆采用物理发泡后的低密度聚烯烃材料，可以减小对圆波导在通信高频下传输性能的影响，外皮层可以进一步防止潮气侵入圆波导中。

本实用新型提供的圆波导传输线弯曲性能优于传统的全金属铜(或铝)空管漏缆波导，并且具有减少材料用料、减轻传输线重量、降低成本、方便布放施工等优点。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种具有金属脊线的圆波导传输线，其特征在于，包括：

塑料杆(1)，其由内至外依次包括芯层(11)及外皮层(12)，所述外皮层(12)包覆在所述芯层(11)上；

外导体(2)，所述外导体(2)包覆在所述塑料杆(1)上；

金属脊线(3)，所述金属脊线(3)与所述外导体(2)连接，且所述金属脊线(3)搭接在所述塑料杆(1)上，且所述金属脊线(3)沿所述塑料杆(1)长度方向连续设置；

护套层(4)，所述护套层(4)包覆在所述外导体(2)上。

2.根据权利要求1所述的一种具有金属脊线的圆波导传输线，其特征在于，所述外导体(2)为单层铜塑复合膜，其包括一铜层(21)及一塑料层(22)，所述铜层(21)与所述塑料层(22)连接。

3.根据权利要求2所述的一种具有金属脊线的圆波导传输线，其特征在于，所述铜层(21)的厚度范围为0.1-0.2mm，所述塑料层(22)的厚度范围为0.08-0.2mm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种具有金属脊线的圆波导传输线，其特征在于，所述金属脊线(3)的宽度为0.5-3mm。

5.根据权利要求1所述的一种具有金属脊线的圆波导传输线，其特征在于，所述芯层(11)为发泡的聚烯烃材料。

6.根据权利要求1所述的一种具有金属脊线的圆波导传输线，其特征在于，所述外皮层(12)为未发泡的聚烯烃材料。

7.根据权利要求1所述的一种具有金属脊线的圆波导传输线，其特征在于，所述芯层(11)与所述外皮层(12)所用材料的介电常数小于2.25F/m。

8.根据权利要求1所述的一种具有金属脊线的圆波导传输线，其特征在于，所述的塑料杆(1)的椭圆率为0.001，所述的塑料杆(1)的直度每米不大于3mm。

9.根据权利要求1所述的一种具有金属脊线的圆波导传输线，其特征在于，所述护套层(4)的材质为聚烯烃、阻燃聚烯烃或聚氯乙烯。

10.根据权利要求1所述的一种具有金属脊线的圆波导传输线，其特征在于，所述塑料杆(1)的外径大小与传输信号的截止波长呈线性关系。

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