一种方波导过渡器的制作方法

1.本发明属于微波波导器件技术领域，具体涉及一种方波导过渡器，其两种方波导端口的边长夹角为45
°
。


背景技术：

2.随着反射面天线技术的飞速发展，天线馈源系统对于高频率、宽频带、低损耗、大功率等电气性能指标的要求日益提高。同时，因为天线安装结构和制造成本的限制，馈源波导器件的小型化、轻量化、低成本设计也成为微波设计师需要解决的现实问题。得益于金属材质波导的低损耗、高功率容量和高可靠性，标准波导管和波导元器件被广泛应用于天线馈源系统的设计和实施。不同口径的波导管和波导元器件之间的过渡通过波导过渡器实现，如最常见的圆方波导过渡器、圆矩波导过渡器、圆圆波导过渡器等。在天线馈源系统中，方波导因为其宽带特性，常用作设计宽带波导器件，如方波导正交模耦合器、方波导波纹移相器等。相同工作频段的方波导正交模耦合器的方波导尺寸通常小于方波导波纹移相器的方波导尺寸，在连接上述两型器件设计圆极化馈源的场合，方波导正交模耦合器的方波导端口边长与方波导波纹移相器的方波导端口边长的夹角为45
°
，目前传统实现上述两个方波导过渡的方法是：设计两个圆波导端口相同，方波导端口一大一小的圆方波导过渡器，先由小方波导过渡到圆波导，再由圆波导过渡到大方波导。在某些对馈源长度有限制的场合，这样的过渡方法由于器件整体长度过长而难以实现设计目标。同时，当前行业内对于圆方过渡器，大多采用圆柱形铝锭材料线切割工艺加工，对加工设备和精度要求较高，材料成本和加工费用昂贵，尤其对于l、s等低频段、大尺寸的圆方过渡器，加工的时间和资金成本更是高昂。


技术实现要素：

3.本发明的目的是：针对现有方波导过渡器设计技术的不足，提供一种性能优良的方波导过渡器。它不仅具有较宽的工作频带和优良的电气性能，更重要的是结构简单，纵向长度短，加工制造方便，成本低廉，能够应用于高、中、低各个频段的微波波导器件中。
4.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
5.一种方波导过渡器，由输入圆法兰1、输出圆法兰2和方方过渡波导3组成，所述方方过渡波导3为由4个大等腰三角形板31和4个小等腰三角形板32交替排布形成的中空对称台状结构；
6.其中4个大等腰三角形板的底边在同一平面，与输出圆法兰连接；4个小等腰三角形板的底边在同一平面，与输入圆法兰连接；大等腰三角形板的腰边与小等腰三角形板紧贴。
7.进一步的，所述方方过渡波导3的输入端为小等腰三角形板底边对应的小方波导端口，输出端为以大等腰三角形板的底边对应的大方波导端口，小方波导端口和大方波导端口平面相互平行，小方波导端口和大方波导端口平面相互平行，且两者边长之间的夹角
为45
°
。
8.进一步的，所述方方过渡波导3内腔中相邻的大等腰三角形板31和小等腰三角形板32之间的夹角为133.22
°
。
9.进一步的，所述的输入圆法兰1为圆形阴法兰，输入圆法兰1内腔为方波导11；输入圆法兰1的法兰连接面上加工有止口槽12和8个圆周均布的第一安装孔13；输入圆法兰1法兰连接面的背面为焊接平面。
10.进一步的，所述的输出圆法兰2为圆形阳法兰，输出圆法兰2内腔为方波导21；输出圆法兰2的法兰连接面上加工有止口台22和8个圆周均布的第二安装孔23；输出圆法兰2法兰连接面的背面为焊接平面。
11.进一步的，所述的方方过渡波导3的输入端小方波导端口与输入圆法兰1焊接平面的方波导11重合连接，方方过渡波导3的输出端大方波导端口与输出圆法兰2焊接平面的方波导21重合连接。
12.进一步的，所述的输入圆法兰1、输出圆法兰2、大等腰三角形板31和小等腰三角形板32均为铝板。
13.进一步的，所述的方方过渡波导3与输入圆法兰1、输出圆法兰2的连接方式均为钎焊；大等腰三角形板31和小等腰三角形板32的连接方式为钎焊。
14.本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
15.本发明提供的方波导过渡器，通过设置一个中空对称台状结构的方方过渡波导3，在较宽频段内获得优良电气性能的同时，极大减小了器件的长度。方波导过渡器可由标准外形的铝板钎焊拼接而成，整个器件加工简便，成本低，在工程项目中可广泛应用。
附图说明
16.图1是本发明的结构示意图。
17.图2是本发明的输入圆法兰1的结构图。
18.图3是本发明的输入圆法兰1的后视图。
19.图4是本发明的输出圆法兰2的结构图。
20.图5是本发明的输出圆法兰2的后视图。
21.图6是本发明的方方过渡波导3的结构图大方波导端口方向。
22.图7是本发明的方方过渡波导3的结构图小方波导端口方向。
23.图8是本发明的方方过渡波导3的正视图大方波导端口方向。
24.图9是本发明的大等腰三角形板31的结构图。
25.图10是本发明的小等腰三角形板32的结构图。
26.图11是本发明的驻波仿真结果。
具体实施方式
27.参照图1至图10，本实施例一种方波导过渡器，由输入圆法兰1、输出圆法兰2和方方过渡波导3组成，工作在ku频段，工作频率为10.7ghz～14.5ghz，纵向长度为49mm。所述的输入圆法兰1为圆形阴法兰，外圆直径为48mm，厚度为7mm。输入圆法兰1内腔为边长18mm的方波导11。输入圆法兰1的法兰连接面上加工有止口槽12和8个圆周均布的安装孔13。止口
槽12的内圆直径为27.1mm，外圆直径为33.5mm，槽深度为2.7mm。安装孔13的孔径为4.2mm，孔间距直径为39mm。输入圆法兰1法兰连接面的背面为焊接平面。所述的输出圆法兰2为圆形阳法兰，外圆直径为65mm，厚度为6mm。输出圆法兰2内腔为边长23mm的方波导21。输出圆法兰2的法兰连接面上加工有止口台22和8个圆周均布的安装孔23。止口台22的内圆直径为34mm，外圆直径为40mm，台高度为1mm。安装孔23的孔径为4.2mm，孔间距直径为51mm。输出圆法兰2法兰连接面的背面为焊接平面。所述的方方过渡波导3呈类似“钻石”的外形，由4块大等腰三角形板31和4块小等腰三角形板32组成。大等腰三角形板31的底边311长度为23mm，腰边312和腰边313长度为36.86mm，厚度为3mm。小等腰三角形板32的底边321长度为18mm，腰边322和腰边323长度为36.86mm，厚度为3mm。将一块大等腰三角形板31的腰边312和一块小等腰三角形板32的腰边322以两个等腰三角形顶角相对的方式重合连接。将另一块小等腰三角形板32的腰边323以两个等腰三角形顶角相对的方式与上述第一块大等腰三角形板31的腰边313重合连接。按上述一大一小交替拼接方式将4块大等腰三角形板31和4块小等腰三角形板32组合成一个中空“钻石”形对称结构的方方过渡波导3。方方过渡波导3的输入端为底边321为边的小方波导端口，输出端为以底边311为边的大方波导端口，小方波导端口和大方波导端口平面相互平行，距离为41mm，两者的边线夹角为45度。方方过渡波导3内腔中相邻的一组大等腰三角形板31和小等腰三角形板32的面夹角为133.22
°
。最后，将方方过渡波导3的输入端小方波导端口与输入圆法兰1焊接平面的方波导11重合连接，将方方过渡波导3的输出端大方波导端口与输出圆法兰2焊接平面的方波导21重合连接。
28.所述的方波导过渡器，其中，输入圆法兰1、输出圆法兰2、大等腰三角形板31和小等腰三角形板32均为铝板。
29.所述的方波导过渡器，其中，方方过渡波导3与输入圆法兰1、输出圆法兰2的连接方式均为钎焊。大等腰三角形板31和小等腰三角形板32的连接方式为钎焊。
30.本发明利用方方过渡波导3的特殊结构形式，设计了工作于反射面天线ku频段(10.7ghz～14.5ghz)的方波导过渡器，实现了由18mm
×
18mm的方波导过渡到角度旋转45
°
的23mm
×
23mm的方波导功能，在整个频段内，驻波优于1.05。新设计的方波导过渡器整体纵向长度为49mm，相较传统的小口径方波导过渡到角度旋转45
°
的大口径方波导采用的先从小方波导过渡到圆波导，再由圆波导过渡到大方波导的圆方过渡器方案，整个器件的长度缩短50％。参照图11，能显示本实施例的宽带驻波性能好
31.本发明的关键组成部分方方过渡波导3可由4块大等腰三角形板31和4块小等腰三角形板32交替焊接加工而成。在加工的过程中，仅需要按本发明所述具体尺寸加工相应的铝板，再依次交替焊接，焊接过程中，保证每块铝板的定位位置、角度满足所述尺寸要求即可。
32.本发明由于整个器件可采用铝板钎焊方式加工，对比圆方过渡器的线切割加工方案，加工更加简便，成本更低。尤其应用于l和s等低频段的大尺寸波导器件时，效益更加明显。
33.本发明的方波导尺寸18mm
×
18mm、23mm
×
23mm和纵向长度49mm可根据实际要求更新为其他尺寸，设计器件满足需要的结构尺寸和电气性能要求即可。
34.本领域内的技术人员可以意思到，上述具体实施方式是为方便读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的具体实施例，本领域的技术人员依
据本发明公开技术的启示所做各种不脱离本发明实质的各种变形或者缩放，这些变形或缩放仍在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种方波导过渡器，由输入圆法兰(1)、输出圆法兰(2)和方方过渡波导(3)组成，其特征在于，所述方方过渡波导(3)为由4个大等腰三角形板(31)和4个小等腰三角形板(32)交替排布形成的中空对称台状结构；其中4个大等腰三角形板的底边在同一平面，与输出圆法兰连接；4个小等腰三角形板的底边在同一平面，与输入圆法兰连接；大等腰三角形板的腰边与小等腰三角形板紧贴。2.根据权利要求1所述的一种方波导过渡器，其特征在于，所述方方过渡波导(3)的输入端为小等腰三角形板底边对应的小方波导端口，输出端为以大等腰三角形板的底边对应的大方波导端口，小方波导端口和大方波导端口平面相互平行，且两者边长之间的夹角为45
°
。3.根据权利要求1所述的一种方波导过滤器，其特征在于，所述方方过渡波导(3)内腔中相邻的大等腰三角形板(31)和小等腰三角形板(32)之间的夹角为133.22
°
。4.根据权利要求1所述的一种方波导过渡器，其特征在于，所述的输入圆法兰(1)为圆形阴法兰，输入圆法兰(1)内腔为方波导(11)；输入圆法兰(1)的法兰连接面上加工有止口槽(12)和8个圆周均布的第一安装孔(13)；输入圆法兰(1)法兰连接面的背面为焊接平面。5.根据权利要求1所述的一种方波导过渡器，其特征在于，所述的输出圆法兰(2)为圆形阳法兰，输出圆法兰(2)内腔为方波导(21)；输出圆法兰(2)的法兰连接面上加工有止口台(22)和8个圆周均布的第二安装孔(23)；输出圆法兰(2)法兰连接面的背面为焊接平面。6.根据权利要求2所述的一种方波导过渡器，其特征在于，所述的方方过渡波导(3)的输入端小方波导端口与输入圆法兰(1)焊接平面的方波导(11)重合连接，方方过渡波导(3)的输出端大方波导端口与输出圆法兰(2)焊接平面的方波导(21)重合连接。7.根据权利要求1所述的一种方波导过渡器，其特征在于，所述的输入圆法兰(1)、输出圆法兰(2)、大等腰三角形板(31)和小等腰三角形板(32)均为铝板。8.根据权利要求1所述的一种方波导过渡器，其特征在于，所述的方方过渡波导(3)与输入圆法兰(1)、输出圆法兰(2)的连接方式均为钎焊；大等腰三角形板(31)和小等腰三角形板(32)的连接方式为钎焊。

技术总结
本发明公开了一种方波导过滤器，属于微波波导器件领域。其一由输入圆法兰1、输出圆法兰2和方方过渡波导3组成，方方过渡波导3为由4个大等腰三角形板31和4个小等腰三角形板32交替排布形成的中空对称台状结构；其中4个大等腰三角形板的底边在同一平面，与输出圆法兰连接；4个小等腰三角形板的底边在同一平面，与输入圆法兰连接；大等腰三角形板的腰边与小等腰三角形板紧贴。本发明结构简单，纵向长度短，加工制造方便，成本低廉，能够应用于高、中、低各个频段的微波波导器件中。个频段的微波波导器件中。个频段的微波波导器件中。


技术研发人员：詹英 李印涛 乔建江 高志明 王京城 刘泽成 李蒙 马颍川
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十四研究所
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/7/12