[发明专利]一种宽带轴向波导同轴转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽带轴向波导同轴转换器，属电路技术领域，具体是利用波导管、绝缘子、调配块及同轴接头实现同轴方向与波导传输方向相同的宽频带波导同轴转换器，本转换器适用于L，S，C，X，Ku，K，Ka，U等微波频段。

背景技术

波导同轴转换器是现代雷达搜索、信息通信及电子对抗中的天馈线、发射机、接收机、分配/合成器等设备保证信号连接的重要器件。

波导同轴转换器的主要功能是：实现微波信号从波导系统到同轴系统或从同轴系统到波导系统的低损耗过渡。国内外相关资料中，波导同轴转换器大都采用正交结构形式，同轴接头安装在波导宽边上，方向与波导传输方向相垂直；除此以外也有少数波导同轴转换器也可以实现沿波导传输方向转换，但是工作带宽都比较窄，一般仅为20％×f₀(f₀为中心频率)。

与正交结构形式的波导相比，这种沿波导传输方向的转换器形式，更易于与各类组件集成，这样的结构形式能够保证在不改变组件的端口连接的方向的情况下，完成信号在两个系统间的转换。

随着科技的不断发展，各类管芯、器件、组件等的工作频带越来越宽，只有20％×f₀带宽的普通转换器已不能满足各类设计的要求，尤其是电子对抗领域对超宽带工作的要求更为苛刻，使得宽带轴向波导同轴转换器的需求愈加迫切。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种宽带轴向波导同轴转换器，一种能够提高工作带宽，实现在各波导型号支持的全频带内都具有良好转换性能的波导同轴转接器。这种转接器不仅要求插入损耗低，驻波小，一致性好，成本低，而且要易于批量化生产，调试量低。

本发明的思想在于：是利用不同形状和尺寸阶梯过渡的形式来提高波导同轴转换器的带宽，不同的尺寸会引入不同的谐振极点，多个不同的相近极点可以大大提高波导同轴转换器的带宽。现有技术仅采用金属长方体阶梯实现，这样虽然能增加一部分带宽，但仍很难满足大带宽信号传输的要求；而且调配块的安装位置难固定、易偏移，会降低转换器的一致性，而且也增加了调试量。

技术方案

一种宽带轴向波导同轴转换器，其特征在于包括同轴接头1、绝缘子2、金属调配快5、波导端口7、波导宽边6和波导端面4；金属调配快5固定在波导宽边6上，其一端为圆柱体，与圆柱体衔接的为5级矩形块；金属调配快5的圆柱体端面紧贴在绝缘子2的端面上，绝缘子2的介质外壳固定在波导端面的金属壁上；同轴接头1通过绝缘子2与金属调配快5的圆柱体连接，同轴接头1的探针穿过绝缘子内芯3插入金属调配块中；所述金属调配快5的圆柱体直径为绝缘子2外径的55％，长度为0.1～0.3mm，与圆柱体衔接的第一级矩形块的长度为圆柱体轴向长度的3倍，其截面为正方形，边长为绝缘子2外径的60％；后4级矩形块的一个边以波导宽边6为基准底边，宽度相同，高度逐级降低，长度逐级加长；与正方形衔接的矩形块的高度为波导内壁高/2与绝缘子的半径之和，长度为波导内壁高的20～30％；后3级的高度依次为波导内壁高的一半与绝缘子2的半径和的50％，30％，15％，长度依次上一级的2倍，2.5倍，3倍。

所述绝缘子2的端面与波导端面外壁平齐，其中心与调配块的圆柱体的中心重合，而且位于波导端面的中心位置。

所述绝缘子2紧密焊接在波导端面之上。

所述金属调配块5位于波导宽边的中心线上，后4级矩形块的一个边与波导宽边采用焊接连接。

所述波导端面金属壁厚度与绝缘子2外圆柱体长度相同，使得焊接后绝缘子2外圆柱的两端面与波导端面内外壁相平齐。

所述同轴接头1为3.5mm、2.92mm或2.4mm的中心为空的同轴接头。

所述绝缘子2内填充介质为聚四氟乙烯或二氧化硅。

在Ku波段时所述绝缘子2采用介质外径4mm、金属芯直径0.8mm。

在Ka波段时所述绝缘子2采用介质外径1.5mm、金属芯直径0.3mm。

有益效果

本发明提出的一种宽带轴向波导同轴转换器，与现有技术相比，具有以下特点：

[1]本发明中，采用了先圆柱体后长方体再长方体阶梯过渡这种特殊的结构形式，大大增加了这种轴向波导同轴转换器的工作频带宽度，大大增加了这种轴向波导同轴转换器的通用性，仅以一种结构形式就可以覆盖某一波导型号的整个带宽。如BJ-140(12.4～18GHz)，可以在这整个带宽内保持良好性能。