[发明专利]小型化宽带正交式波导同轴转换器

说明书

技术领域

本发明属于微波器件技术领域，具体涉及一种波导同轴转换器。

背景技术

波导同轴转换器是一种具有广泛用途的微波器件，在同时采用波导和同轴线作传输线的微波系统中几乎都会用到。常见的正交式波导同轴转换器是利用电耦合的原理，将同轴线的内导体作为探针从波导宽边垂直引入到波导中，当要求宽频带工作时，将波导窄边高度设计成多级阶梯型式，当阶梯波导达到4至5级时可以实现全波导带宽驻波比优于20dB的电气性能。如图6、图7所示，图6是全波导带宽波导同轴转换器现有结构示意图，图7是其剖视图。图6所示的全波导带宽波导同轴转换器这种现有结构方式往往存在以下缺陷：1、尺寸较大，通常在X波段长度达到50mm，在Ka波段长度达到20mm；2、不易于加工制造，这种结构要求的阶梯波导高度的精度对整个器件的电性能影响非常敏感，尤其是到毫米波频段，阶梯波导高度的精度必须控制在正负0.02mm之内；3、无法在实验中微调，一旦加工成型，波导内部各台阶的尺寸无法更改，也就无法在实验中进行调试修正，一旦加工超差，则整体性能不能满足使用要求，只能报废；4、安装、装配困难，在安装调试过程中要求图7中的同轴接头9之内导体10与匹配台阶11间具有良好的电接触，这一点在安装过程中非常困难，需要控制同轴线内导体直径比匹配台阶上的孔径小0.01～0.02mm之间，这在加工和安装过程中很难保证。

发明内容

 为了解决现有波导同轴转换器存在的尺寸较大、不易于加工制造和无法在实验中微调等问题，本发明提供一种小型化宽带正交式波导同轴转换器。

 本发明的技术解决方案如下：

小型化宽带正交式波导同轴转换器包括标准矩形波导1，其一端封闭为短路端2，另一端开口；在标准矩形波导1的一侧宽边设有一个同轴接头3，同轴接头3的轴向与标准矩形波导1内的电磁场传输方向正交；同轴接头3的内导体4深入到标准矩形波导1内部，其端部连接一个金属小圆台5，金属小圆台5和同轴接头3的内导体同心；在标准矩形波导1的另一侧宽边设置5个呈梅花形分布的金属匹配柱6；

同轴接头3位于标准矩形波导1的一侧宽边中央，与短路端2之间的间距为四分之一波长；

同轴接头3的内导体4深入到标准矩形波导1内部的深度为四分之一波导高度；

同轴接头3的内导体4端部的金属小圆台5的直径约为同轴接头之内导体直径1.4倍，高度约为四分之一波导高度；

每个金属匹配柱6的直径介于同轴接头3内导体4直径与金属小圆台5直径二者之间；

每个金属匹配柱6的高度略小于四分之一波导高度。

本发明采用一种全新的“梅花庄”形匹配柱的结构方式，同时对引入波导内部的同轴线内导体端部设计成一个圆台形状。本发明的优点在于：首先这种结构形式能实现全波导带宽良好的电气性能，在全波导带宽内驻波比小于1.1（27dB）；其次采用本发明结构方式，器件结构紧凑，尺寸小型化，例如在X波段器件长度可以做到15mm，在Ka频段，转换器长度可以做到6mm；第三，结构加工简单，实验安装、调试方便，同轴线内导体和其端部的圆台可进行一体化设计加工，而且其悬置在波导中，不需要和匹配台阶间的紧密的电连接；第四，金属匹配柱6可设计加工成可调节的形式，其伸入波导内部的高度可以在实验调试中进行微调，补偿因加工误差带来的不利影响，以便达到最理想的电气性能。

本发明实现了波导同轴转换器同时满足小型化、宽频带、小驻波的优良性能，并且其结构加工可制造性好，实验调试方便。例如在X频段全波导带宽的转换器长度可由常规台阶式的50毫米减小到15毫米，在Ka频段，转换器长度可由20毫米减小到6毫米。

附图说明

图1为本发明转换器结构示意图。

图2为本发明转换器纵向剖视图。

图3为本发明转换器“梅花形”匹配柱示意图。

图4为本发明Ka频段转换器设计实例仿真计算曲线。

图5为本发明X频段转换器设计实例仿真计算曲线。

图6为全波导带宽波导同轴转换器现有结构示意图。

图7为全波导带宽波导同轴转换器现有结构纵向剖视图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

实施例：