[實用新型]超小型波導旋轉關節

有效

• 申請號: 201320387459.2
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN203589176U
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 唐宇;韓凱寧
• 申請（專利權）人: 北京維創時通科技有限公司
• 主分類號: H01P1/06
• 分類號: H01P1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于微波通信領域，涉及一種波導旋轉關節，特別是通過特殊的模式轉換結構來減小整體尺寸的一種波導旋轉關節。?

背景技術

在天線微波信號的傳輸系統中，為了滿足天線在工作中不斷地搜索目標、跟蹤目標以及測量目標的需要，往往要求天線方位上能360°旋轉，俯仰上能±90°旋轉。此時網絡和饋源之間就必須安裝波導旋轉關節，保證微波信號能有效地傳輸，這就是波導旋轉關節的用途。旋轉關節由固定和旋轉兩大部分組成。設計良好的寬頻帶波導旋轉關節要求在連接處可以平穩旋轉，又要保證在動、定部件之間有良好的電連接，使寬頻段覆蓋系統能達到較好的駐波和較小的系統損耗。?

為了實現旋轉過程中電氣指標的一致性，關鍵在于傳輸微波信號的矩形波導與旋轉部分要求的圓形波導之間的激勵結構。旋轉關節中的圓波導中傳輸的波形為軸對稱模TH01，而從矩形波導的TE10模耦合到圓形波導中時，不可避免地會同時產生非對稱模TE11。所以圓波導內的非對稱模TE11必須抑制掉。抑制TE11模的方法很多，現有的激勵模方式主要有單邊波導激勵和雙邊波導激勵。在單邊激勵模式中有如混合模TE-TM短路線；沿圓波導軸線方向將同軸短路支線延伸到矩形波導以下以及用諧振環作為濾波器等方法。這些方法都能較好地濾除、抑制TE11模。但是，它們在結構、工藝上較復雜不宜實現，且在高頻波段受加工精準度影響較大。而雙邊激勵雖然對TE11模的抑制較為明顯，加工難度也相對較小，但無論是常用的雙邊縫隙耦合還是利用差模原理的雙邊對稱波導耦合結構，因受其對稱激勵結構的影響，都不可避免地會增加旋轉關節的整體尺寸。隨著國防科學技術進一步發展，武器設備對于系統要求也越來越高，尤其到了毫米波波段，所能利用的空間尺寸越來越小，按照以上按常規方案設計的旋轉關節已無法滿足使用的要求。?

發明內容

為了克服波導旋轉關節中現有技術的不足，本發明提出一種新型的具有獨特激勵結構的超小型波導旋轉關節。因其外形尺寸可顯著縮小，在系統空間受到局限的情況下，具有明顯的應用優勢。?

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：本超小型波導旋轉關節由旋轉部分和固定部分通過轉動裝置連接在一起，其旋轉部分可相對于固定部分沿軸線00做360°轉動，其特征在于：旋轉部分、固定部分均是由一個矩形波導和圓形波導以及TE11模抑制溝槽相互連接而形成；圓形波導縱向上與矩形波導的E面成正交相連，圓形波導的圓心處于矩形波導E面的中心線上；在圓形波導與矩形波導相交處的圓形波導上開有長圓形的TE11模抑制溝槽，其槽深方向為沿著圓波導縱軸背離矩形波導的方向，TE11模抑制溝槽橫截面相對于圓波導的中心呈對稱結構，且長度方向垂直于矩形波導的縱軸。因TE11模抑制溝槽開在圓形波導內部，并不占用額外空間，故可明顯減少整個旋轉關節的外部尺寸。?

所述的矩形波導的兩個側壁相對于圓波導中心呈對稱分布，矩形波導的一端還包括有一個短路塊，形成一個短路反射面。?

所述的TE11模抑制溝槽按矩形波導的中心線對稱分布，其長度為1/2λ或1/2λ的整數倍，其中λ為波導中傳輸電磁波的波長。?

所述的的連接旋轉部分與固定部分的轉動裝置為軸承。?

所述的旋轉部分與固定部分之間通過扼流槽來實現結構上分離而電氣上連接，扼流槽為雙槽結構，長度為波導中傳輸電磁波波長的1/4，兩槽寬度比為4∶1。扼流槽避免了旋轉過程中結構上的不穩定對傳輸信號的干擾。?

所述的旋轉部分和固定部分均由金屬加工而成。?

所述的圓形波導直徑的選取要在0.766λ～0.975λ的范圍內，λ為波導中傳播電磁信號的波長。?

本實用新型原理為：在矩形波導中傳輸的主模為TE10模，其經過與圓形波導的正交激勵后，會在圓形波導同時產生TE11和TM01兩種模式。其中TM01模的電場相對與圓形波導的圓心呈軸對稱分布，而TE11模的電場相對于圓形波導的圓心呈非對稱分布。這兩種模式在圓波導中是同時存在的。對于旋轉關節來說只需要電場呈對稱分布的TM01模，而TE11模需要被抑制掉。TE11模的電場矢量可分解成垂直于矩形波導信號傳播方向(橫向)和平行于矩形波導信號傳播方向(縱向)兩部分。其中縱向分量通過1/4波長短路面反射后在中心線位置形成等幅反向的信號，在縱向把TE11模抵消掉。而通過長圓溝槽可對橫向產生的TE11模分量進行有效的抑制。當電磁信號通過這種模式轉換裝置后，可以保證在圓形波導中傳播的主要模式為電場對稱的TM01模，而對TE11模的抑制度可達到40dB左右。這保證了旋轉關節在工作時，傳播信號的穩定性。?