[发明专利]一种新型短毫米波段阶梯矩圆过渡

说明书

技术领域

本发明涉及一种工作在短毫米波下的矩圆过渡。

背景技术

微波器件中，对圆波导的激励一般采用模式转换的方法，将矩形波导中的H₁₀波，通过波导截面的逐渐变形，转换为圆波导中所希望的模式。这种激励方法的原理基于场分布对边界条件的依从关系，当波导截面的形状连续而缓慢地改变时，其中导行波的场分布相应地连续改变。因此，一般的矩圆过渡都是通过波导横截面的适当变化，实现矩-圆波导模式的转换。

矩圆过渡用作波导传输，所以其尺寸精度和内表面粗糙度要求的较高，在我国的熔模铸造和电铸工艺，能够完成其生产加工，但车削加工管坯，配以芯模手工敲打成形工艺，其效率低成本高，所能加工的尺寸也受工艺限制。对于短毫米波使用的矩圆过渡，如标准矩形波导BJ-1400的结构尺寸为1.651mm×0.826mm，在这个尺寸下要加工出相应的矩圆过渡，无论是采用熔模铸造还是电铸工艺，暂时的工艺水平都无法实现。

基于上述原因，需要提供一种设计，在保证低驻波比的前提下，便于采用现有的工艺加工生产出来。

发明内容

本发明的主要目的就是提供这种便于加工的台阶式矩圆过渡，同时保证有较低的驻波比。

在椭圆波导中，一般可以传输TE偶波、TE奇波、TM偶波和TE奇波共四种类型的波，它们分别以TE_cmn、TE_smn、TM_cmn、TM_smn来表示。椭圆波导的主模TE_cll模与矩形波导的主模TE₁₀模和圆波导中的TE₁₁模的场结构相似，且介于两者之间，因此采用椭圆波导片叠加实现矩形波导到圆波导的过渡。

此矩圆过渡工作在毫米波段，采用若干片尺寸不同的椭圆波导过渡到所需要的圆波导的尺寸。固定椭圆的长轴长度，通过改变每片椭圆波导的短轴长度和椭圆片厚度，实现波在传输过程遇到不连续面之后反射叠加相消，得到较低的驻波比。调整的参数为椭圆片的个数，椭圆的轴比和椭圆片的厚度。

根据此设计思路，在工作频率为150GHz，带宽为10GHz的情况下，采用四片尺寸不同的椭圆波导过渡到所需要的圆波导的尺寸。每片椭圆波导的厚度不同，分别为0.1mm、0.3mm、0.3mm、0.2mm，每片椭圆波导的短轴与长轴之比也不相同，分别为0.5、0.65、0.8、1，通过椭圆波导厚度和轴比尺寸的不同，实现了波在传输过程遇到不连续面后反射叠加相消，得到了较低的驻波比，在1.09以下。

附图说明

图1：阶梯矩圆过渡的腐蚀片示意图

图2：阶梯矩圆过渡的剖面视图

图3：阶梯矩圆过渡的整体图

图4：分片加工图

具体实施方式

矩圆过渡腐蚀片见图1所示。腐蚀片结构如图1所示，中心(3)为椭圆孔，四周的六个孔分别对应矩形波导的螺丝孔和定位销钉孔，(1)对应销钉孔，(2)对应螺丝孔。(4)为标准矩形波导，(5)、(6)、(7)为长轴相同轴比不同的椭圆波导过渡段，且厚度也不相同。腐蚀过程采用0.1mm厚的铜皮作为腐蚀材料，如图3腐蚀图纸。对于所需不同厚度的椭圆波导都可以通过0.1mm厚的椭圆片装叠实现。迭片之间通过矩形波导和圆波导上的螺丝和定位销钉压紧固定。

本领域技术人员可以理解：在不背离本发明广义范围的前提下，可以对上述实施例进行改动。因而，本发明并不仅限于所公开的特定实施例，其范围应当涵盖所附权利要求书限定的本发明核心及保护范围内的所有变化。