CN117477189A - 一种星载v频段宽带波导旋转关节 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种星载V频段宽带波导旋转关节，包括定子直波导、转子弯波导及中间固定连接部；所述定子直波导通过所述中间固定连接部与所述转子弯波导连接，所述定子直波导及转子弯波导均设有用以TEM模式转换为TM01模式转换的紧凑圆台阶结构。将扼流槽设计在转子圆波导中，具体传输通道为转子矩形波导TE10模式‑‑转子同轴介质套段TEM模式‑‑转子圆波导TMO1模式‑‑定子同轴介质套段TEM模式—定子矩形波导TE10模式的模式转换结构，解决了轴圆波导作为旋转部分带宽窄的问题且电性能优异；同时通过脊波导结构进行电性能优化，通过采取上述方式的有效结合，能够满足阵面的宽带要求。
Description
技术领域
本发明涉及微波通信技术领域，具体涉及一种星载V频段宽带波导旋转关节。
背景技术
随着雷达天线频率的提高和拓宽，其应用频段已逐步由Ku、K、Ka频段向更高频段延伸，目前毫米波及以上的频段应用也越来越广泛，这就要求相应的部件具有尺寸紧凑、精度要求高的特点，旋转关节的作用就是在天线转动的情况下确保馈线***中电磁能量的正常传输，作为机械扫描雷达的馈电机构，提出了小型化、高频率及宽带化的需求，来满足雷达天线***使用要求。现有的L型旋转关节，一种结构是以同轴线作为旋转部分，同轴内导体两端均与波导壁相连，同轴内、外导体上均设计有扼流槽，内外导体在扼流槽处机械分离断开，实现相对旋转，这种结构的缺点在于同轴内、外导体上均有扼流槽，内导体在高频时直径尺寸已经很小，在其上加工扼流槽结构难于实现，故只适应于低频段部件，对于Ka及以上频段是不适用的，另外一种结构是以圆波导作为旋转部分，两端实施圆波导和矩形波导的变换结构，圆波导上设计有扼流槽，在扼流槽处断为两部分来实现旋转，此种方式是利用圆波导中的TM01模作为传输模式，缺点是频段较窄。
发明内容
本发明的目的是要克服现有技术的不足，提出提供了一种星载V频段宽带波导旋转关节，将扼流槽设计在转子圆波导中，具体传输通道为转子矩形波导TE10模式--转子同轴介质套段TEM模式--转子圆波导TMO1模式--定子同轴介质套段TEM模式—定子矩形波导TE10模式的模式转换结构，解决了圆波导作为旋转部分带宽窄的问题且电性能优异；同时通过脊波导结构进行电性能优化，通过采取上述方式的有效结合，能够满足阵面的宽带要求。
为了解决上述背景技术中的问题，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种星载V频段宽带波导旋转关节，包括定子直波导、转子弯波导及中间固定连接部；所述定子直波导通过所述中间固定连接部与所述转子弯波导连接，所述定子直波导及转子弯波导均设有用以TEM模式转换为TM01模式转换的紧凑圆台阶结构。
优选的，所述定子直波导包括定子圆波导、定子矩形波导及定子同轴段，所述定子同轴段一端与所述定子矩形波导连接，所述定子同轴段另一端通过所述定子圆波导与所述中间固定连接部连接；所述定子矩形波导内设有定子内导体；所述中间固定连接部一端设有开口，所述中间固定连接部另一端设有连接口，所述定子圆波导伸入所述连接口，与所述中间固定连接部连接，并通过固定螺母进行固定；所述转子弯波导包括转子圆波导、转子矩形波导及转子同轴段，所述转子圆波导一端从所述开口伸入所述中间固定连接部，通过锁紧螺母进行固定，并与所述定子内导体抵接；所述转子圆波导另一端设有所述转子同轴段；所述固定螺母套设有防护垫圈。
优选的，所述定子内导体一端设有定子同轴介质套，且所述定子同轴介质套位于所述定子同轴段处；所述定子内导体另一端设有紧凑圆台阶结构，所述定子内导体通过所述定子同轴介质套与所述定子直波导进行轴向定位，所述定子同轴介质套通过螺接或焊接的方式与定子直波导固定，并与所述转子圆波导抵接。
优选的，所述定子矩形波导内还设有脊波导结构，且所述脊波导结构设于紧凑圆台阶结构处。
优选的，所述中间固定连接部内设有内轴承及外轴承，所述内轴承与所述外轴承之间设有内垫圈，所述内垫圈套设有外垫圈，所述转子圆波导依次穿过所述锁紧螺母、外轴承、内垫圈、内轴承及固定螺母与所述定子同轴介质套抵接。
优选的，所述转子矩形波导一端与所述转子圆波导通过螺母连接紧固，所述转子矩形波导另一端设有固定销钉；所述转子圆波导一端与所述转子矩形波导连接，所述转子圆波导另一端设有扼流槽，所述转子圆波导穿过所述中间固定连接部与所述定子同轴介质套抵接。
优选的，所述转子圆波导内设有转子内导体，所述转子内导体一端套设有转子同轴介质套，且所述转子同轴介质套位于所述转子同轴段处，所述转子内导体另一端设有紧凑圆台阶结构。
优选的，所述转子矩形波导内还设有脊波导结构，且所述脊波导结构设于所述转子矩形波导与转子圆波导的连接处。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
1、将扼流槽设计在转子圆波导中，具体传输通道为转子矩形波导TE10模式--转子同轴介质套段TEM模式--转子圆波导TMO1模式--定子同轴介质套段TEM模式—定子矩形波导TE10模式的模式转换结构，解决了同轴圆波导作为旋转部分带宽窄的问题且电性能优异；同时通过脊波导结构进行电性能优化，通过采取上述方式的有效结合，能够满足阵面的宽带要求；
2、在定子矩形波导及转子圆波导中设置内导体，并在内导体增加同轴介质套进行支撑及定位，提高同心度和装配精度，有效提高同轴段的功率容量；
3、电气指标良好，可以应用在40GHz-80Ghz的高频微波传输***中，本发明构的旋转关节均具有15％的相对带宽，在使用带宽内产品回波损耗优于20dB,损耗优于0.2dB。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明定子直波导的***视结构示意图；
图3是本发明转子弯波导的结构示意图；
图4是本发明产品1仿真曲线图；
图5是本发明产品2仿真曲线图。
附图标注说明：
1、定子直波导；2、定子内导体；3、定子同轴介质套；4、固定螺母；5、防护垫圈；6、外垫圈；7、内垫圈；8、内轴承；81、外轴承；9、锁紧螺母；10、转子弯波导；11、转子圆波导；12、转子内导体；121、转子同轴介质套；13、固定销钉；14、螺母；15、紧凑圆台阶结构；16、中间固定连接部；17、定子矩形波导；18、转子矩形波导；19、扼流槽；20、定子圆波导；30、定子同轴段；50、转子同轴段。
具体实施方式
如图1-图3所示，一种星载V频段宽带波导旋转关节，包括定子直波导1、转子弯波导10及中间固定连接部16；定子直波导1通过中间固定连接部16与转子弯波导10连接，定子直波导1及转子弯波导10均设有用以TEM模式转换为TM01模式转换的紧凑圆台阶结构15。
定子直波导1包括定子圆波导20、定子矩形波导17及定子同轴段30，定子同轴段30一端与定子矩形波导17连接，定子同轴段30另一端通过定子圆波导20与中间固定连接部16连接；定子矩形波导17内设有定子内导体2；中间固定连接部16一端设有开口，中间固定连接部16另一端设有连接口，定子圆波导20伸入连接口，与中间固定连接部16连接，并通过固定螺母4进行固定；转子弯波导10包括转子圆波导11、转子矩形波导18及转子同轴段50，转子圆波导11一端从开口伸入中间固定连接部16，通过锁紧螺母9进行固定，并与定子内导体2抵接；转子圆波导11另一端设有转子同轴段50；固定螺母4套设有防护垫圈5。
定子内导体2一端设有定子同轴介质套3，且定子同轴介质套3位于定子同轴段30处；定子内导体2另一端设有紧凑圆台阶结构15，定子内导体2通过定子同轴介质套3与定子直波导1进行轴向定位，定子同轴介质套3通过螺接或焊接的方式与定子直波导1固定，并与转子圆波导11抵接。
定子矩形波导17内还设有脊波导结构，且脊波导结构设于紧凑圆台阶结构15处。
中间固定连接部16内设有内轴承8及外轴承81，内轴承8与外轴承81之间设有内垫圈7，内垫圈7套设有外垫圈6，转子圆波导11依次穿过锁紧螺母9、外轴承81、内垫圈7、内轴承8及固定螺母4与定子同轴介质套3抵接。
转子矩形波导18一端与转子圆波导11通过螺母14连接紧固，转子矩形波导18另一端设有固定销钉13；转子圆波导11一端与转子矩形波导18连接，转子圆波导11另一端设有扼流槽19，转子圆波导11穿过中间固定连接部16与定子同轴介质套3抵接。
转子圆波导11内设有转子内导体12，转子内导体12一端套设有转子同轴介质套121，且转子同轴介质套121位于转子同轴段50处，转子内导体12另一端设有紧凑圆台阶结构15。
转子矩形波导18内还设有脊波导结构，且脊波导结构设于转子矩形波导18与转子圆波导11的连接处。
如图4-图5，经过电气仿真实验，可以看出，通过本发明生产的产品1及产品2，在使用频段内反射优于1.25。
Claims (8)
1.一种星载V频段宽带波导旋转关节，其特征在于，包括定子直波导(1)、转子弯波导(10)及中间固定连接部(16)；所述定子直波导(1)通过所述中间固定连接部(16)与所述转子弯波导(10)连接，所述定子直波导(1)及转子弯波导(10)均设有用以TEM模式转换为TM01模式转换的紧凑圆台阶结构(15)。
2.根据权利要求1所述的星载V频段宽带波导旋转关节，其特征在于，所述定子直波导(1)包括定子圆波导(20)、定子矩形波导(17)及定子同轴段(30)，所述定子同轴段(30)一端与所述定子矩形波导(17)连接，所述定子同轴段(30)另一端通过所述定子圆波导(20)与所述中间固定连接部(16)连接；所述定子矩形波导(17)内设有定子内导体(2)；所述中间固定连接部(16)一端设有开口，所述中间固定连接部(16)另一端设有连接口，所述定子圆波导(20)伸入所述连接口，与所述中间固定连接部(16)连接，并通过固定螺母(4)进行固定；所述转子弯波导(10)包括转子圆波导(11)、转子矩形波导(18)及转子同轴段(50)，所述转子圆波导(11)一端从所述开口伸入所述中间固定连接部(16)，通过锁紧螺母(9)进行固定，并与所述定子内导体(2)抵接；所述转子圆波导(11)另一端设有所述转子同轴段(50)；所述固定螺母(4)套设有防护垫圈(5)。
3.根据权利要求2所述的星载V频段宽带波导旋转关节，其特征在于，所述定子内导体(2)一端设有定子同轴介质套(3)，且所述定子同轴介质套(3)位于所述定子同轴段(30)处；所述定子内导体(2)另一端设有紧凑圆台阶结构(15)，所述定子内导体(2)通过所述定子同轴介质套(3)与所述定子直波导(1)进行轴向定位，所述定子同轴介质套(3)通过螺接或焊接的方式与定子直波导(1)固定，并与所述转子圆波导(11)抵接。
4.根据权利要求3所述的星载V频段宽带波导旋转关节，其特征在于，所述定子矩形波导(17)内还设有脊波导结构，且所述脊波导结构设于紧凑圆台阶结构(15)处。
5.根据权利要求2所述的星载V频段宽带波导旋转关节，其特征在于，所述中间固定连接部(16)内设有内轴承(8)及外轴承(81)，所述内轴承(8)与所述外轴承(81)之间设有内垫圈(7)，所述内垫圈(7)套设有外垫圈(6)，所述转子圆波导(11)依次穿过所述锁紧螺母(9)、外轴承(81)、内垫圈(7)、内轴承(8)及固定螺母(4)与所述定子同轴介质套(3)抵接。
6.根据权利要求2所述的星载V频段宽带波导旋转关节，其特征在于，所述转子矩形波导(18)一端与所述转子圆波导(11)通过螺母(14)连接紧固，所述转子矩形波导(18)另一端设有固定销钉(13)；所述转子圆波导(11)一端与所述转子矩形波导(18)连接，所述转子圆波导(11)另一端设有扼流槽(19)，所述转子圆波导(11)穿过所述中间固定连接部(16)与所述定子同轴介质套(3)抵接。
7.根据权利要求6所述的星载V频段宽带波导旋转关节，其特征在于，所述转子圆波导(11)内设有转子内导体(12)，所述转子内导体(12)一端套设有转子同轴介质套(121)，且所述转子同轴介质套(121)位于所述转子同轴段(50)处，所述转子内导体(12)另一端设有紧凑圆台阶结构(15)。
8.根据权利要求7所述的星载V频段宽带波导旋转关节，其特征在于，所述转子矩形波导(18)内还设有脊波导结构，且所述脊波导结构设于所述转子矩形波导(18)与转子圆波导(11)的连接处。
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