專利名稱：一種用于導波系統中傳動軸的小型寬帶扼流裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及微波傳輸領域，特別是微波的防漏裝置領域，具體涉及一種適用于導
波系統中傳動軸的小型寬帶扼流裝置。
背景技術：
扼流裝置是避免微波外泄的一種裝置。目前，扼流裝置廣泛地應用于微波天饋系 統的交連、各類機械掃描雷達中的旋轉關節、非接觸式短路活塞、家用微波爐等場合，是微 波工程的關鍵性器件。 扼流結構出現較早，應用也非常廣泛。自從Ragan提出同軸型扼流旋轉交連的設 計[G. L Gagan， Microwave Transmission Ciranits， M. I. T. Rad. Lab. Ser. ， McGraw-Hill Book, Co. Inc. ， New York, N. Y. ， vol. 9 ;1948]之后，許多關于扼流結構改進設計的報道隨 之產生，Grantion. J. P對扼流結構在旋轉交連中的應用做了較為詳細的分析[Grantions， J. P. ， Mi crowave Rotating Joints, Electronic Engineering, 1951， October]。 但這 一類扼流結構的頻帶較窄，不能滿足微波傳輸中寬頻帶的要求。而后，Muehe等學者提出 了增加同軸型扼流旋轉交連頻帶的方法[C. E，Muehe， Quarter-wave Compensation of resonantdisconti皿ities， IEEE Trans on Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT-7，April， 1959] ，H. E. King在總結前人的研究成果的基礎上，提出了寬帶同軸扼流結構 的設計思想[H. E. KING， Borad-Band Coaxial Choked CouplingDesign， IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,Marchl960]，該研究較好的解決了同軸型扼流結構 帶寬和耦合的問題。隨著扼流技術的發展和工程應用的需要，人們對扼流結構進行了更進 一步的研究，扼流結構的設計向著小駐波、低損耗、高峰值功率和高平均功率的方向前進， 相繼報道了具有良好反射特性的旋轉關節[劉濂，X波段雙路旋轉關節的設計及截定過渡 的研究，現代雷達，1997]，具有低損耗、大功率的同軸交連[鄭曉東，高功率同軸旋轉的設 計，火控雷達技術，1989]等裝置。 利用這些研究，人們依據實際應用的需要，相應設計了各式各樣的利用扼流原理 的裝置，比較典型的包括微波加熱扼流[陳少平，開口式微波加熱器的研究，現代電子技 術，2006(7)]、帶扼流結構的天線[Xiang-YU Cao，Analysisof Coaxial Multimode Horn of Two Chokes, IEEE 1998]、雙通道組合旋轉關節[王群杰等，雙通道組合旋轉關節的設計，火 控雷達技術，2006]等，它們大都成功應用在了微波系統中。由于扼流結構最早應用于旋轉 交連和天線旋轉關節，因此扼流技術在它們中的應用也最為廣泛，相應發展了同軸式旋轉 關節[居軍，門鈕式波導_同軸交連的工程設計，微波學報，Vol 19 No. 4， Dec 2003]、圓波 導式旋轉關節[朱乙平，大功率圓波導旋轉交鏈的設計與仿真研究，雷達與對抗，2006]、微 帶耦合式旋轉關節等扼流結構。 但目前還沒有專門用于機械傳動軸的扼流裝置。而隨著機電一體化的發展和深 入，機械傳動系統和微波系統的協同使用也越來越頻繁。當傳動軸進入導波系統內部時，它 與導波系統邊緣的交接處，必然留有縫隙。這些縫隙將導致微波泄漏，同時對導波系統的駐波，損耗和功率容量等性能造成嚴重影響。因此，當機械傳動技術應用在微波導波系統中 時，就不得不考慮傳動過程中的扼流問題。設計一種適用于導波系統中傳動軸的小型寬帶 扼流裝置，對于微波系統與機械傳動系統協同使用的場合是很重要的。同時，考慮到機械工 程和微波工程中的實際需求，此扼流結構應具有小型化和寬頻帶的特點。
發明內容
本發明的目的就是提供一種用于導波系統中傳動軸的小型寬帶扼流裝置。該扼流 裝置可用于解決導波系統中引入機械傳動軸后，傳動軸入口處可能造成的微波泄漏問題， 具有體積小、重量輕、頻帶寬、能量泄漏少的特點。 本發明解決其技術問題，所采用的技術方案是一種用于導波系統中傳動軸的小
型寬帶扼流裝置，其組成為圓筒形的外殼內折的頂部上表面固定在帶傳動軸的導波系統
上，外殼內折的頂部內側與圓筒形的內壁的頂部相接，外殼的底部直接與圓盤形的底座相
接；底座上、外殼內的部位設有介質墊片；內壁的底部與介質墊片相接；傳動軸穿過內壁、
外殼及底座且不與內壁、底座相接觸，且傳動軸與內壁、外殼的中軸線重合。 本發明的工作原理是扼流裝置內壁和傳動軸之間的間隙形成一個四分之一波長
低特性阻抗段，扼流裝置的內壁和外殼之間的間隙形成一個四分之一波長高特性阻抗段；
高特性阻抗段在扼流裝置外殼頂部形成短路，短路點經兩個四分之一波長段變換后，在傳
動軸與導波系統的交界面處形成電短路(實際上并未接觸)，來抑制微波泄漏。
與現有技術相比，本發明的有益效果是首次提出針對機械傳動軸的扼流設計；
巧妙的使用兩個四分之一波長段折迭的方法，具有體積小、重量輕、易于加工的特點；通過
優化設計，可以獲得寬頻帶特性，并能有效抑制微波泄漏；使用電短路技術，傳動軸與扼流
裝置之間沒有機械上的接觸，因而沒有摩擦，不影響機械傳動的效率；而且，避免了非扼流
設計中高的公差要求和對傳動軸的同軸度要求，也避免了微波泄漏處可能造成的打火問
題；并可以根據需要使用兩級/多級級連，進一步拓展帶寬。適用于微波系統與機械傳動系
統協同使用的場合。 上述的內壁、外殼、底座均由金屬制成，介質墊片則由絕緣介質制成。各組成部分 結構簡單、易于加工實現。 上述的內壁的底部與介質墊片相接的具體方式是介質墊片上表面的內側開有底 部定位槽，內壁的底部嵌合在該底部定位槽上。 上述的外殼內折的頂部內側與圓筒形的內壁的頂部相接的具體方式是外殼的頂 部下表面內側開有頂部定位槽，內壁的頂部嵌合在該頂部定位槽上。 底部定位槽與頂部定位槽使得內壁與外殼的連接方便容易，并能確保內壁與外殼
及傳動軸間的間隙準確，以便精確地形成一個四分之一波長的特性阻抗段。 上述的外殼內折的頂部與導波系統的邊界形狀相同。這樣便于扼流裝置與導波系
統的微波耦合傳輸，且不影響導波系統中的模式分布； 下面結合附圖和具體的實施方式，對本發明作進一步詳細的說明。
圖1是本發明實施例的剖視結構示意圖。
圖2是本發明實施例用于一機械相控陣列天線的徑向線饋電系統的剖視結構示 意圖。
具體實施方式
實施例 圖l示出，本發明的一種具體實施例為，一種用于導波系統中傳動軸的小型寬帶 扼流裝置，其組成為圓筒形的外殼2內折的頂部2a上表面固定在帶傳動軸5的導波系統 上，外殼2內折的頂部2a內側與圓筒形的內壁1的頂部相接，外殼2的底部直接與圓盤形 的底座3相接；底座3上、外殼2內的部位設有介質墊片4 ;內壁1的底部與介質墊片4相 接；傳動軸5穿過內壁1、外殼2及底座3且不與內壁1、底座3相接觸，且傳動軸5與內壁 1、外殼2的中軸線重合。 本例的內壁1、外殼2、底座3均由金屬制成，介質墊片4則由絕緣介質制成。絕緣 介質材料可以選用強度較好的絕緣材料，如有機玻璃、工程塑料。 本例的內壁1的底部與介質墊片4相接的具體方式是介質墊片4上表面的內側 開有底部定位槽4a，內壁1的底部嵌合在該底部定位槽4a上。 本例的外殼2內折的頂部2a內側與圓筒形的內壁1的頂部相接的具體方式是外 殼2的頂部2a下表面內側開有頂部定位槽2c，內壁1的頂部嵌合在該頂部定位槽2c上。
本例的外殼2內折的頂部2a與導波系統的邊界形狀相同。 圖2為本例用于帶有傳動軸的一機械相控陣列天線的徑向線饋電系統(導波系 統)的示意圖，圖中僅表示其中一個耦合出口的結構；微波在徑向線饋電系統(導波系 統)6中傳輸，此饋電系統6由頂板6a和底板6b構成；由電機帶動的傳動軸5穿過饋電系 統6與輸出同軸7的外壁7a構成耦合出口，由此耦合出口輸出微波；在傳動軸5與饋電系 統底板6b的交接處，套上扼流裝置，并使扼流裝置的外殼2的頂部2a固定在底板6b上，從 而使扼流裝置與饋電系統6相互固定。 當微波工作頻率為4GHz時，本實施例的具體尺寸為傳動軸5直徑5mm，扼流裝置 內壁1空心圓柱內直徑6mm、外直徑9mm、高10. 5mm ;扼流裝置外殼頂2a的圓柱內直徑6mm、 外直徑16mm、高2mm，定位凹槽2c深0. 5mm ;扼流裝置外殼側壁2b的圓柱內直徑12mm、外直 徑16mm、高12mm ;扼流裝置底板3的圓柱內直徑為6mm、外直徑16mm、高2mm ;介質墊片4空 心圓柱內直徑6mm、外直徑12mm、高2. 5mm，定位凹槽4a深0. 5mm。 數值模擬結構表明本實施例在徑向線饋電系統需要的頻帶范圍內 (3. 81-4. 46GHz)泄漏損耗小于_30dB，扼流裝置本身造成的集中場強遠小于徑向線饋電系 統內的場強，因此不影響整個饋電系統的功率容量。這說明該扼流裝置在15.9%的相對帶 寬內具有良好的抑制微波泄漏的能力。根據實際需要，可以通過增加扼流裝置的外徑或在 扼流裝置內部填充介質等方法，來進一步拓展扼流裝置的頻帶特性。
權利要求
一種用于導波系統中傳動軸的小型寬帶扼流裝置，其組成為圓筒形的外殼2內折的頂部2a上表面固定在帶傳動軸5的導波系統上，外殼2內折的頂部2a內側與圓筒形的內壁1的頂部相接，外殼2的底部直接與圓盤形的底座3相接；底座3上、外殼2內的部位設有介質墊片4；內壁1的底部與介質墊片4相接；傳動軸5穿過內壁1、外殼2及底座3且不與內壁1、底座3相接觸，且傳動軸5與內壁1、外殼2的中軸線重合。
2. 根據權利要求1所述的一種用于導波系統中傳動軸的小型寬帶扼流裝置，其特征在 于所述的內壁1、外殼2、底座3均由金屬制成，介質墊片4則由絕緣介質制成。
3. 根據權利要求1所述的一種用于導波系統中傳動軸的小型寬帶扼流裝置，其特征在 于，所述的內壁1的底部與介質墊片4相接的具體方式是介質墊片4上表面的內側開有底 部定位槽4a，內壁1的底部嵌合在該底部定位槽4a上。
4. 根據權利要求1所述的一種用于導波系統中傳動軸的小型寬帶扼流裝置，其特征在 于，所述的外殼2內折的頂部2a內側與圓筒形的內壁1的頂部相接的具體方式是外殼2 的頂部2a下表面內側開有頂部定位槽2c，內壁1的頂部嵌合在該頂部定位槽2c上。
5. 根據權利要求1所述的一種用于導波系統中傳動軸的小型寬帶扼流裝置，其特征在 于所述的外殼2內折的頂部2a與導波系統的邊界形狀相同。
全文摘要
本發明提出了一種用于導波系統中傳動軸的小型寬帶扼流裝置，其組成為扼流裝置內壁1、外殼2、底座3和介質墊片4；扼流裝置內壁1頂部與扼流裝置外殼2相接，扼流裝置外殼2與扼流裝置底座3相接；扼流裝置內壁1通過介質墊片4定位；傳動軸5位于扼流裝置的中心，且兩者同軸。該扼流裝置體積小、重量輕、加工容易、頻帶寬、微波泄漏少，適用于微波系統與機械傳動系統協同工作時，導波系統中引入機械傳動裝置的場合。
文檔編號H05B6/76GK101702456SQ20091025287
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月30日 優先權日2009年11月30日
發明者劉慶想, 張健穹, 李相強, 趙柳 申請人:西南交通大學