[发明专利]一种基片集成同轴线馈电的宽带圆波导旋转关节

说明书

本发明公开了一种基片集成同轴线馈电的宽带圆波导旋转关节，包括：两个相同的基片集成同轴线馈电以及垂直连接两个基片集成同轴线馈电的圆波导。基片集成同轴线馈电包括从上而下依次层叠的顶层金属层、上层介质基片、中间金属层、下层介质基片、底层金属层以及连通各层的金属通孔，形成基片集成同轴线以及基片集成圆形腔。中间金属层为直线型结构，终端位于基片集成圆形腔内并呈圆形。终端圆心处设有金属连接孔，并垂直连接至顶层金属层。在顶层金属层上还设有环形耦合槽，环形耦合槽位于基片集成圆形腔内。本发明解决了现有圆波导旋转关节无法同时满足宽带、结构简单及易于与基片集成系统衔接的问题，特别是在带宽上有明显提升。

技术领域

本发明涉及微波通信领域，尤其涉及一种微波宽带圆波导旋转关节。

背景技术

旋转关节在具备旋转功能的同时能稳定传输信号，其广泛应用于雷达、卫星通信、动中通、微波暗室转台等通信系统中，为系统提供方位角360°或俯仰上±90°旋转。由于旋转关节需要旋转对称的场分布，通常旋转关节的旋转主体主要分为同轴式或圆波导式。其中同轴式旋转主体传输宽带的TEM模式，但结构较复杂。圆波导式旋转主体主要利用旋转对称的TM₀₁模式，结构简单。旋转关节的馈电形式由旋转关节的应用环境决定。目前基片集成同轴线集成性高、带宽宽、损耗小、尺寸小、制作工艺简单、成本低、重量轻，同时拥有良好的屏蔽性和非色散性等特点，因此被广泛应用于高集成度和宽带的微波系统中。综上所述，基片集成同轴线馈电的圆波导旋转关节适用于基片集成同轴线系统，且旋转部分结构简单，因此在获得足够带宽的前提下能解决基片集成同轴线系统的旋转传输问题。

目前已报道了多种基于圆波导旋转主体的旋转关节设计技术。大多数圆波导旋转关节采用矩形波导等传统传输线进行馈电，利用矩形波导中的TE₁₀模式激励圆波导中的TM₀₁或TE₀₁模式，但是此类圆波导旋转关节的馈电体积较大、不易于集成，同时带宽较窄。少数设计采用基片集成波导对圆波导旋转主体进行馈电，如采用单层基片集成波导馈电的插入式基片集成探针对圆波导旋转主体进行馈电，激励圆波导中的TM₀₁模式。此种方法缩小了整体体积，易于接入基片集成系统，缺陷是带宽较窄。另一种方法利用双层基片集成波导表面的蚀刻磁流环对圆波导进行馈电，激励圆波导中的TM₀₁模式。此方法在易于接入基片集成系统的基础上，一定程度提升了带宽达到11％，但是远没有达到TM₀₁模式的极限带宽。然而，目前还没有基于基片集成同轴线馈电的圆波导旋转关节，如果该类旋转关节能满足宽带、结构简单及易于与基片集成系统衔接，将有利于旋转传输应用环境下的集成式微波系统。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种基片集成同轴线馈电的宽带圆波导旋转关节，解决现有圆波导旋转关节无法同时满足宽带、结构简单及易于与基片集成系统衔接的问题。

技术方案：一种基片集成同轴线馈电的宽带圆波导旋转关节，其特征在于，包括：两个相同的基片集成同轴线馈电以及圆波导，所述圆波导垂直连接两个所述基片集成同轴线馈电，所述圆波导上设有扼流槽，所述扼流槽将圆波导分割为上半部分和下半部分；

其中，所述基片集成同轴线馈电包括从上而下依次层叠的顶层金属层、上层介质基片、中间金属层、下层介质基片、底层金属层以及连通各层的金属通孔，所述金属通孔从侧边开始成两列平行排列形成基片集成同轴线，然后两列金属通孔呈圆形排列形成基片集成圆形腔；

所述中间金属层为直线型结构，所述直线型结构位于所述金属通孔之间，所述中间金属层的终端位于所述基片集成圆形腔内并呈圆形；所述终端圆心处设有金属连接孔，并垂直连接至所述顶层金属层；在所述顶层金属层上还设有环形耦合槽，所述环形耦合槽位于所述基片集成圆形腔内。

进一步的，所述环形槽与所述基片集成圆形腔同心设置。

进一步的，所述中间金属层的终端偏离所述基片集成圆形腔的中心。