[发明专利]一种基于基片集成波导馈电的旋转关节

说明书

技术领域

本发明属于微波旋转关节设计和制造的技术领域，特别涉及一种基片集成波导馈电的旋 转关节。

背景技术

旋转关节是在旋转状态下能够实现能量传输的一种装置，即在传输线结构非接触条件 下，旋转时能够实现微波能量高效传输的一种部件。其广泛使用于机械扫描雷达等领域，用 于实现电磁波束扫描，信号追踪等功能。传统的旋转关节，主要分同轴式和圆波导式两大类。 对于同轴类关节，通过合理的馈电激励起同轴线中的主模TEM模式，可以在旋转过程中实现 较好的性能稳定度；另一类圆波导式关节，主要以圆波导内的TM₀₁模式工作，利用该模式的 旋转对称特性可以实现稳定的工作性能。

基片集成波导是近几年兴起的一种高性能低成本的微波毫米波新技术，并且得到了广泛 的应用。如果要将基片集成波导器件加载到旋转关节上，就必须先使用复杂的过渡结构连接 到不同形式的现有旋转关节的接口上，如波导接口，然后通过波导接口对旋转关节进行馈电， 例如文献“U-stylerotaryjointwithmodeformillimeterwaves,”(2004IEEEMTT-SDigest,vol.1, no.1,pp.1879-1882,Jan.2004，V.I.Abramov,H.J.Park,D.H.KimandT.H.Lee)及文献 “Ka-bandwaveguiderotaryjoint,”(IETMicrow.AntennasPropag.,vol.7,no.5,pp.365-369,May. 2013，A.Yevdokymov,V.Kryzhanovskiy,V.PazyninandK.Sirenko)，其拓扑结构示意图如图1 所示；这不但会增加不必要的电路体积，而且会增加额外的插入损耗，降低效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于基片集成波导馈电的旋转关节；用以实现基片集成波导 直接馈电的旋转关节，简化基片集成波导器件、天线旋转时的结构复杂度，压缩电路体积， 提高传输效率。为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于基片集成波导馈电的旋转关节，包括圆柱波导、圆柱波导两端连接的输入结构 和输出结构，其特征在于，所述输入结构和输出结构结构相同，包括从下往上依次层叠的金 属覆铜下层、介质层、金属覆铜上层、以及连接金属覆铜上层和金属覆铜下层的两排金属化 通孔；所述金属覆铜上层由依次相连的基片集成波导金属覆铜上层、梯形上层贴片和探针贴 片构成，所述金属覆铜下层由依次相连的基片集成波导金属覆铜下层和梯形下层贴片构成； 所述基片集成波导金属覆铜上层、基片集成波导金属覆铜下层、对应的介质层相应区域及金 属化通孔构成基片集成波导；所述梯形上层贴片及探针贴片、梯形下层贴片、对应的介质层 相应区域深入圆柱波导内部；所述圆柱波导侧壁上设置锯齿状的扼流结构。

进一步的，所述梯形下层贴片尺寸大于所述梯形上层贴片。

本发明提供一种基于基片集成波导馈电的旋转关节，其有益效果在于：

1、本发明提供旋转关节中探针贴片能够引入一个较高频率的谐振点f_h，同时圆柱波导本 身的谐振可以产生一个较低频率的谐振点f_l，这两个谐振频率是能够通过调节探针贴片和圆 波导的长度来分别控制，互不干扰；进而，使得本发明提供旋转关节能够根据实际的设计需 求，获得所需工作带宽。

2、本发明提供旋转关节中梯形贴片能够改善旋转关节的匹配性能，有益于实现更宽的工 作频带。

3、本发明提供旋转关节通过具有对称结构的探针贴片，能够充分抑制圆波导的主模TE₁₁， 激发具有旋转对称结构的模式TM₀₁，便于在旋转关节旋转过程里，保持稳定的工作性能。

综上，本发明提供一种基于基片集成波导馈电的旋转关节，由于基片集成波导器件能够 通过本发明的结构直接加载到旋转关节上，无需经过其它过渡结构，从而实现了器件的小型 化设计，同时降低过渡复杂性，减小额外损耗。

附图说明

图1是基片集成波导器件加载到旋转关节上的传统拓扑结构示意图。

图2是本发明的基片集成波导器件加载到旋转关节的拓扑结构示意图。

图3是本发明的基于基片集成波导馈电的旋转关节的剖面结构示意图。

图4是输入结构的三维示意图。