CN1871741A - 波导转换装置、波导旋转接头及天线装置 - Google Patents

Abstract

通过设置多余波抑制槽，防止在矩形波导与圆形波导之间的模式转换部分激励多余的传输模式，以提高所需传输模式的传输效率。矩形波导2与圆形波导4成直角连接，并在矩形波导2与圆形波导4之间的模式转换部分设有沿矩形波导2的管壁2B、2C和2D以及圆形波导4的管壁4A延伸的多余波抑制槽5。多余波抑制槽5可以防止通过矩形波导2传输的TE₁₀模式电磁波在圆形波导4中激励出多余的TE₁₁模式，从而减小因TE₁₁模式导致的传输损耗。因而，在圆形波导4中能够有效地激励出TM₀₁模式电磁波，并在波导2与4之间稳定地传输信号。

Description

波导转换装置、波导旋转接头及天线装置

技术领域

本发明涉及适于将比如矩形波导与圆形波导相连的波导转换装置，波导旋转接头以及天线装置，这些波导被设计成用于高频信号。

背景技术

通常，天线装置被公知为是一种波导转换装置，包括具有矩形横截面形状的矩形波导和具有圆形横截面形状的圆形波导，这些波导彼此相连(比如参见专利文献1)。

专利文献1：日本未审专利申请公开No.5-235603。

在这种传统的天线装置中，比如在圆形波导的一端设有圆锥形孔径作为辐射器，沿垂直于圆形波导的方向延伸的矩形波导与圆形波导的另一端相连。当圆形波导的孔径接收无线电信号时，无线电信号的电磁波从圆形波导传输到矩形波导，并输出到比如与矩形波导相连的***电路。

在这种情况下，这种常规技术中，比如通过圆形波导传输的电磁波的传输模式式，如TM₀₁模式，在圆形波导与矩形波导之间的连接部分，被转换成另一传输模式(如TE₀₁模式)，然后电磁波通过矩形波导传输。

在上述常规技术中，通过圆形波导传输的模式，例如电磁波的TM₀₁模式，在圆形波导与矩形波导之间的连接部分处被转换成例如TE₀₁模式，然后电磁波通过矩形波导传输。

不过，在这种情况下，在传输模式发生改变的波导中，与预计的传输模式一起，常常激励出另一种多余的传输模式。从而，在常规技术中，当高频信号在矩形波导与圆形波导之间传输时，存在因多余的传输模式而产生多余谐振这样的问题，并使信号损耗增大，导致比如传输效率下降、信号性质降低。

发明内容

鉴于常规技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种波导转换装置、波导旋转接头以及天线装置，其中，在矩形波导与圆形波导之间的连接部分处，可抑制多余的传输模式，信号以预计的传输模式被可靠地传输，并且可改善传输效率，信号性质等。

为了解决上述问题，按照本发明，一种波导转换装置包括：具有矩形横截面形状、沿预定的纵向延伸且传输TE₀₁模式高频信号的矩形波导；和具有圆形横截面形状、与矩形波导的H平面成直角连接且传输TM₀₁模式高频信号的圆形波导。在所述矩形波导与圆形波导之间的模式式转换部分，设有多余波抑制槽，当在波导之间传输高频信号时，这种多余波抑制槽防止在圆形波导中激励出多余的传输模式。

按照本发明，把起电抗元件作用的多余波抑制槽设置在模式转换部分，所述模式转换部分在矩形波导与圆形波导之间实行传输模式转换。从而，如果在矩形波导与圆形波导之间传输高频信号，即使除圆形波导中所需的TM₀₁模式之外还激励出另一种多余的传输模式(如TE₁₁模式)，则通过多余波抑制槽可有选择地对多余的传输模式进行抑制，仅可靠地传输所需的传输模式。

因而，比如可以防止在圆形波导中因多余传输模式而产生的谐振，其中，通过预先适当设定比如多余波抑制槽的尺寸、形状和位置，以执行模式转换。于是，可以减少信号转换损耗，并且比如提高传输效率和信号性质。

所述模式转换部分表示矩形波导与圆形波导彼此交叉并执行传输模式转换的部分。从而，模式转换部分除矩形波导与圆形波导之间的连接部分之外，还包括比如沿各波导的轴向(信号传输方向)从连接部分延伸出以实行传输模式转换的部分。

此外，按照本发明，最好将所述多余波抑制槽设置在矩形波导和圆形波导当中之一或两者中，并沿着与圆形波导的TE₁₁模式的电场分量垂直的方向延伸，从而使得具有的长度为高频信号波长的一半或超过波长的一半。

按照这种结构，比如可将所述多余波抑制槽设置在矩形波导和圆形波导当中之一或两者中，并且通过适当设定所述多余波抑制槽的位置，能够可靠地抑制多余传输模式。此外，所述多余波抑制槽沿着与多余的TE₁₁模式的电场分量垂直的方向延伸，从而使得具有的长度为高频信号波长的一半或超过波长的一半。因此，比如可以实现这样的状态：通过矩形波导传输的电磁波的TE₁₀模式仅与圆形波导中所需的TM₀₁模式相匹配，而与多余的TE₁₁模式不匹配。因而，可以实现对多余传输模式很强的抑制效果。

此外，在本发明中，可将所述多余波抑制槽设置在矩形波导中与圆形波导的轴相应的位置处。

按照这种结构，比如可以将所述多余波抑制槽设置成构成一部分矩形波导。从而，可以简化未设有多余波抑制槽的圆形波导的部件形状、结构等，圆形波导可很容易地形成，在这种情况下，与两波导都设有多余波抑制槽的情形相比，生产率更高。

此外，在本发明中，可将所述多余波抑制槽设置在圆形波导中。

按照这种结构，比如可将多余波抑制槽设置成构成一部分圆形波导。从而，可简化未设有多余波抑制槽的矩形波导的部件形状、结构等，矩形波导可很容易地形成，并且可以提高生产率。

此外，按照本发明，在所述矩形波导与圆形波导之间可以设置定位部件，当波导彼此连接，将这种定位部件***一部分多余波抑制槽中，使矩形波导与圆形波导对准。

按照这种结构，可将矩形波导与圆形波导相互连接，从而通过比如将设置在圆形波导中的定位部件***设置在矩形波导中的多余波抑制槽的一部分中，可以使这些波导彼此精确地对准。从而，通过使用多余波抑制槽，易于制造出具有精确尺寸的波导转换装置，并改善对多余传输模式式的抑制效果。作为选择的方式，比如，即使在将定位部件设置在矩形波导中、多余波抑制槽设置在圆形波导中的情形中，或者在定位部件由分离部件形成并且***矩形波导和圆形波导两者中的情形中，也能得到如上所述的同样优点，从而，比如易于制造出具有精确尺寸的波导转换装置。

此外，可提供一种波导旋转接头，包括两块根据本发明的波导转换装置。同轴设置各波导转换装置的圆形波导，并彼此相连，从而圆形波导是可旋转的。

在这种情况下，所述波导旋转接头包括彼此连接、使波导转换装置可旋转的两块波导转换装置。从而，可同轴设置各波导转换装置的圆形波导，并彼此相连，使圆形波导可旋转，并且通过使用多余波抑制槽，圆形波导可在令人满意的条件下在圆形波导与各矩形波导之间转换信号的传输模式。在这种情况下，通过圆形波导传输的TM₀₁模式的电场分量关于圆形波导的轴(旋转中心)是对称的。从而，即使当两个圆形波导围绕它们在轴上的中心彼此相对旋转时，也能够在圆形波导之间可靠地传输TM₀₁模式。因此，在各波导转换装置的矩形波导与彼此相对旋转的矩形波导之间可平滑地传输高频信号。因而，可实现一种信号传输损耗较小的多功能波导旋转接头。

此外，可以提供一种天线装置，包括两块根据本发明的波导转换装置。同轴地设置各波导转换装置的圆形波导，并且彼此相连，从而圆形波导是可旋转的，并且，其中任一波导转换装置包括无线通信用的辐射器。

按照这种结构，所述天线装置包括彼此相连的两块波导转换装置，从而波导转换装置是可以旋转的。因此，比如处于一侧的波导转换装置的辐射器可以相对于另一侧的波导转换装置的矩形波导旋转。在这种状态下，处于一侧的辐射器通过圆形波导、多余波抑制槽等与处于另一侧的矩形波导可靠连接。因而，比如处于另一侧的波导转换装置的矩形波导能够平滑地传输和接收无线电信号，同时沿旋转方向改变辐射器的方向性。由此，可以实现一种信号传输损耗较小的多功能旋转天线装置。

附图说明

图1为本发明第一实施例波导转换装置的透视图；

图2为从图1中箭头II-II所示的方向观看时，波导转换装置的剖面图；

图3为从图1中箭头III-III所示的方向观看时，波导转换装置的剖面图。

图4是作为比较例，表示在未设置多余波抑制槽情况下的信号传输状态的透视图；

图5为本发明第二实施例波导转换装置的透视图；

图6为从图5中箭头VI-VI所示的方向观看时，波导转换装置的剖面图；

图7为本发明第三实施例波导转换装置的透视图；

图8为从图7中箭头VIII-VIII的方向观看时，波导转换装置的剖面图；

图9为矩形波导和圆形波导装配之前，矩形波导和圆形波导的分解透视图；

图10是只表示矩形波导的平面图；

图11是在波导转换装置实行模式转换时，转换损耗和反射损耗的特性曲线；

图12为本发明第四实施例波导转换装置的透视图；

图13为沿图12中箭头XIII-XIII所示的方向观看时，波导转换装置的剖面图；

图14为本发明第五实施例的波导转换装置，在该波导转换装置装配之前的分解透视图；

图15为从与图8中相同的位置观看时，图14中所示的矩形波导和圆形波导装配的剖面图；

图16为本发明第六实施例波导旋转接头的剖面图；

图17为本发明第七实施例天线装置的剖面图；

图18为本发明第一改型波导转换装置的剖面图；

图19为本发明第二改型波导转换装置的剖面图；

图20为本发明第三改型波导转换装置的剖面图。

参考标记：

1，11，21，31，41，53，58：波导转换装置

2，22，32，54，54′，59：矩形波导

2A，2B，2C，2D，2E，4A：管壁

3：孔径

4，26，35，42，55，60：圆形波导

5，5′，5″，12，27，36，56，61：多余波抑制槽

6，13，28：水平槽

7，14，29：竖直槽

6A，7A，13A，14A，24A，28A，34A：底面

23，33：波导部件

24，34：长槽

24B，34B：侧面

24C，34C：端面

24D，29A：凹曲面

25：盖板

26A，35A，42A：圆孔

43：配合突起(定位部件)

51：波导旋转接头

52，52′，57：接头部件

62：扼流圈

71：天线装置

72：辐射器。

具体实施方式

以下参照附图详细描述本发明优选实施例的波导转换装置，波导旋转接头和天线装置。

图1至3表示第一实施例。在图1至3中，附图标记1表示波导转换装置。波导转换装置1包括比如下面将要描述的矩形波导2、圆形波导4和多余波抑制槽5。所述波导转换装置1传输高频信号，如微波和毫米波。

矩形波导2比如由矩形金属管构成。矩形波导2传输TE₁₀模式的高频信号，并且譬如沿彼此相互垂直的X、Y和Z轴中的X轴方向延伸。矩形波导2的横截面形状为长边处于Y轴方向的矩形。

矩形波导2包括在Z轴方向上彼此相对的上管壁2A和下管壁2B，在Y轴方向上彼此相对的左管壁2C和右管壁2D，以及与管壁2A至2D的端部相连并封闭矩形波导2一端的另一管壁2E。

在这种情况下，所述上下管壁2A和2B构成TE₁₀模式的H平面。在上管壁2A一端的一侧形成用于连接圆形波导4的圆孔3。

圆形波导4与矩形波导2的孔3相连，并传输TM₀₁模式的高频信号。圆形波导4由比如具有圆形横截面形状的金属管构成，并且圆形波导4的管壁4A具有轴O-O(中点O)，如图2和3中所示。圆形波导4沿Z轴方向延伸，并与矩形波导2的H平面(管壁2A)垂直。

比如由金属材料构成的多余波抑制槽5，设置在矩形波导2与圆形波导4之间的模式转换部分。有如下面所述，当高频信号从矩形波导2传输到圆形波导4时，多余波抑制槽5防止在圆形波导4中激励出多余的传输模式，如TE₁₁模式，将通过矩形波导2传播的矩形TE₁₀模式的电场分量有效地转换成通过圆形波导4传播的圆形TM₀₁模式的电场分量。

将多余波抑制槽5设置成比如围绕矩形波导2的外部延伸的长槽，形成大致U形结构，并且多余波抑制槽5的横截面具有矩形形状。多余波抑制槽5沿着与矩形波导2横截面四个面中的三个面相应的管壁2B，2C和2D延伸。

这就是说，多余波抑制槽5包括顺着矩形波导2的下管壁2B沿Y轴方向延伸的水平槽6，和从水平槽6的两端弯曲成L形状并沿Z轴方向顺着矩形波导2的管壁2C和2D以及圆形波导4的管壁4A延伸的左右竖直槽7。

在这种情况下，水平槽6包括从矩形波导2的管壁2B凹进的底面6A。左竖直槽7包括从矩形波导2的左管壁2C(圆形波导4的管壁4A)凹进的底面7A，右竖直槽7同样包括从管壁2D和4A凹进的另一底面7A。

此外，所述多余波抑制槽5被设置在与圆形波导4的轴O-O相应的位置处(在本实施例中，比如轴O-O上的某一位置)，并且沿着与比如圆形波导4中激励出的多余的TE₁₁模式的电场分量方向相垂直的方向(如Y轴方向)延伸，即如图2和3中所示那样。

将多余波抑制槽5沿Y轴方向的长度L(竖直槽7的底面7A之间的距离)设定成，比如使该长度L等于或大于半个波长λ，其中λ为在波导2和4之间传输的高频信号的波长，如下面的公式1所示。

[式1]

L≥λ/2

在这种情况下，当信号从矩形波导2传输到圆形波导4时，在沿着矩形波导2(波导2′)延伸方向的X轴方向易于激励出多余的传输模式TE₁₁模式，有如下面图4中所表示的那样。沿该方向激励出的TE₁₁模式的短路端比如位于多余波抑制槽5中水平槽6的底面6A处。

在本实施例中，把能起电抗元件作用的多余波抑制槽5设置在模式转换部分，而模式转换部分在矩形波导2与圆形波导4之间执行传输模式转换，并有如上所述者，适当地设定多余波抑制槽5的尺寸、形状和位置。从而，将波导转换装置1构造成，使得通过矩形波导2传播的TE₁₀模式的电场分量与圆形波导4中产生的多余的TE₁₁模式的电场分量不匹配，但与需要传输的TM₀₁模式的电场分量相匹配。

本实施例的波导转换装置1具有上述结构。下面描述波导转换装置1的工作情况。

当通过矩形波导2传输的TE₁₀模式电磁波被传输到圆形波导4时，在矩形波导2与圆形波导4彼此相交的模式转换部分，传输模式发生转换。在这种情况下，在圆形波导4中，作为多余传输模式的TE₁₁模式为主要传输模式，作为将要传输的常规传输模式的TM₀₁模式，为次要传输模式。

于是，比如在图4比较例波导转换装置1′中的矩形波导2′与圆形波导4′仅彼此连接，并无多余波抑制槽5的结构中，通过矩形波导2′传输的TE₁₀模式电磁波易于在圆形波导4′中激励出多余的TE₁₁模式。结果，在比较例的结构中，常规TM₀₁模式的信号转换损耗增大，导致比如传输效率降低和信号特性下降。

相反，按照本实施例，由于在矩形波导2与圆形波导4之间的模式转换部分设置有多余波抑制槽5，这种多余波抑制槽5可以防止在圆形波导4中激励出多余的TE₁₁模式。从而，通过矩形波导2传播的TE₁₀模式电磁波，可以在圆形波导4中有效地激励出TM₀₁模式电磁波，并且可以以较低损耗、在TE₁₀模式与TM₀₁模式之间可靠地实行模式转换。

按照这种方式，本实施例中在矩形波导2与圆形波导4之间的模式转换部分处设置多余波抑制槽5。从而，当高频信号在波导2与4之间传输时，可防止与所需TM₀₁模式一起激励出多余的传输模式，如TE₁₁模式，并且仅可靠地传输所需传输模式。

于是，比如通过预先适当设定如多余波抑制槽5的尺寸、形状和位置，就可以防止在执行模式转换的圆形波导4中，因多余的传输模式而产生谐振。因而，可以减小信号损耗，并且比如改善传输效率和信号特性。

在这种情况下，所述多余波抑制槽5沿着与多余的TE₁₁模式的电场分量垂直的Y轴方向在矩形波导2和圆形波导4上延伸，并将所述多余波抑制槽5的长度L设定成等于或大于高频信号的波长λ的一半(L≥λ/2)。从而，可以将多余波抑制槽5设置成覆盖一个有效区域，并且通过适当设定多余波抑制槽5的位置，即能可靠地抑制多余的传输模式。

于是，可实现这样一种传输状态：使通过矩形波导2传输的电磁波的传输模式(TE₁₀模式)仅与圆形波导4中所需的TM₀₁模式相匹配，与多余的TE₁₁模式不匹配。因而，可以实现对多余传输模式强有力的抑制作用。

此外，由于矩形波导2在与圆形波导4的轴O-O相应的位置处设置多余波抑制槽5，这种多余波抑制槽5可以被严格地设置在相对于O-O轴而言处于波导2与4之间的模式转换部分。从而，可以简化未设有多余波抑制槽5的圆形波导4的部件形状、结构等，并且圆形波导4易于形成，而且在这种情况下，与波导2和4都设有多余波抑制槽的情形相比，它的生产率比较高。

接下去，图5和6表示本发明的第二实施例。本实施例的特征在于设有多个多余波抑制槽。在本实施例中，把与第一实施例中相同的附图标记和字母赋予相应的部件，并省略对这些部件的描述。

附图标记11表示波导转换装置。与第一实施例一样，波导转换装置11包括矩形波导2、圆形波导4、多余波抑制槽5等。不过，在矩形波导2与圆形波导4彼此相交的模式式转换部分设有下面将要描述的另一多余波抑制槽12。

所述多余波抑制槽12是另一个多余波抑制槽，它与多余波抑制槽5一起，设置在波导2和4中。所述多余波抑制槽12抑制比如在与矩形波导2的延伸方向(X轴方向)不同的方向激励出的TE₁₁模式。

比如，将所述多余波抑制槽12设置在与圆形波导4的中心O相应的位置处，从而与多余波抑制槽5相交(相交成直角)，沿X轴方向延伸，并在矩形波导2的管壁2B和2E以及圆形波导4的管壁4A上形成L形结构，即如图6中所示那样。

在这种情况下，所述多余波抑制槽12包括沿X轴方向顺着矩形波导2的下管壁2B延伸的水平槽13，以及从水平槽13的一端弯曲成L形并沿Z轴方向顺着矩形波导2的管壁2E和圆形波导4的管壁4A延伸的竖直槽14。水平槽13包括从矩形波导2的管壁2B凹进的底面13A，竖直槽14包括从管壁2E和4A凹进的底面14A。

在具有如此结构的本实施例中，可以实现实际上与第一实施例相同的优点。特别是，在本实施例中，将两个多余波抑制槽5和12设置成彼此相互垂直。从而，即使比如并非像第一实施例图4中箭头所示那样激励出TE₁₁模式(TE₁₁模式沿X轴方向)，而是激励出电场分量处于Y轴方向的TE₁₁模式，利用多余波抑制槽5和12也能可靠地抑制这些TE₁₁模式。从而，可提高所需传输模式的传输效率。

接下去，图7至11表示本发明的第三实施例。本实施例的特征在于波导转换装置由多个部件构成。

附图标记21表示波导转换装置。波导转换装置21基本上与第一实施例相同，包括下面将要描述的矩形波导22、圆形波导26、多余波抑制槽27等。在这种情况下，波导22与26形成为分离的部件。

矩形波导22沿X轴方向延伸，并且比如通过将下面有述的由细长盒状金属元件构成的波导部件23与盖板25组装在一起而构成，即如图8和9中所示那样。

所述波导部件23包括具有矩形横截面形状的长槽24。长槽24沿X轴方向呈线性延伸，并且朝向波导部件23的邻接面方向(图7中为上表面)开口，该邻接面与圆形波导26相邻接。长槽24包括底面24A，左右侧面24B和封闭长槽24纵向的一端的端面24C。

长槽24在端面24C侧的角部比如为凹曲面24D，使这个凹曲面形成为将其变圆，以便改善波导部件23的加工性能，如图10中所示。此外，波导部件23包括下面将要描述的多余波抑制槽27。

盖板25比如由金属板构成，并与圆形波导26一起，覆盖波导部件23的长槽24，形成矩形波导22。在这种情况下，所述盖板25并不限于板。可将盖板25与圆形波导26形成为一片。

比如由金属材料构成圆形波导26，并且包括具有圆形横截面形状且沿Z轴方向线性延伸的圆孔26A。圆孔26A具有轴O-O。

将圆形波导26与盖板25一起构造成与波导部件23的上表面相邻接，并且固定在预定位置处，使圆孔26A与下面将要描述的多余波抑制槽27相对。在这种情况下，圆形波导26与矩形波导22(长槽24)的一端相连，并且沿着垂直于矩形波导22的方向延伸。

在矩形波导22与圆形波导26彼此相交的模式转换部分处设置多余波抑制槽27。与第一实施例基本相同，所述多余波抑制槽27比如为长槽，延伸形成大致的U形结构，如图8和10中所示。多余波抑制槽27沿波导部件23的长槽24的底面24A和左右侧面24B延伸。在这种情况下，在波导22和26中仅矩形波导22设有多余波抑制槽27。

多余波抑制槽27设置在与圆形波导26的轴O-O相应的位置处，并沿Y方向延伸。将多余波抑制槽27的长度L设定为满足第一实施例中所述的公式1。

多余波抑制槽27包括沿Y轴方向沿长槽24一端处的底面24A延伸的水平槽28，并从水平槽28的两端弯曲成L形，且沿Z轴方向沿长槽24的左右侧面24B延伸的左右竖直槽29。水平槽28具有如矩形横截面形状，并且包括从长槽24的底面24A凹进的底面28A。

将左右竖直槽29形成为比如具有大致U形横截面。左右竖直槽29的底面为从长槽24的侧面24B凹进的凹曲面29A。在这种情况下，所述槽29在Z轴方向的端部被处于波导部件23的邻接面处的圆形波导26所封闭。

当高频信号从矩形波导22传输到圆形波导26时，例如水平槽28的底面28A作为多余传输模式，如TE₁₁模式的短路端。从而，实质上与第一实施例相同，所述多余波抑制槽27防止在圆形波导26中激励出多余的传输模式。

现在参照图11描述波导转换装置21的高频信号传输特性。图11中实线所示的特性曲线表示模拟传输特性的结果。所述模拟的设定条件比如为，矩形波导22的宽度W＝2.54mm，高度H＝1.27mm，长槽24的凹曲面24D的曲率半径R＝0.5mm，圆形波导26的直径D＝3.5mm，圆形波导26的中心O与矩形波导22的短路表面(长槽24的端面24C)之间的距离d＝1.55mm，如图8和10中所示。其他设定条件为：多余波抑制槽27的长度L＝5.14mm，槽宽A＝1.00mm，以及水平槽28的深度h＝0.4mm。

另一方面，图11中虚线所示的特性曲线表示在波导转换装置1′(参见图4)中实行相同模拟的结果，在第一实施例中曾作为比较例对它进行过描述。

有如从比较例的特性曲线显然可以看出的，当在波导转换装置1′中实行传输模式转换时，由于激励出多余的TE₁₁模式，在很宽频率范围上产生高转换损耗，如-10dB。此外，在转换部分中发生相同程度的反射损耗。

相反，在本实施例中，适当设定多余波抑制槽27的尺寸、形状、位置等。从而，可以使因多余的TE₁₁模式所导致的转换损耗最小，同时使反射损耗基本上保持与比较例中相同的大小。

具体而言，比如在波导转换装置中使用大约75至78GHz的频率下，利用多余波抑制槽27可以有效地减小TE₁₁模式所引起的转换损耗。从而，通过矩形波导22传播的TE₁₀模式电磁波可以被有效地转换成圆形波导26中的TM₀₁模式电磁波。

在具有上述结构的实施例中，实际上可以实现与第一实施例相同的优点。具体而言，在本实施例中，通过组装波导部件23、盖板25、圆形波导26等而形成波导转换装置21。从而，即使在波导22和26、多余波抑制槽27等具有复杂形状时，也易于由分成多个部分的元件形成这些部件，并且易于通过组装各个部分而有效地制成波导转换装置21。

在这种情况下，由于仅在矩形波导22(波导部件23)中形成多余波抑制槽27的水平槽28和竖直槽29，所以，能够简化圆形波导26的形状和结构。从而，易于形成所述圆形波导26。

此外，在波导部件23中，比如在长槽24和竖直槽29中分别形成凹曲面24D和29A，不会影响对多余的TE₁₁模式的抑制效果。因此，可以提高生产率。

接下去，图12和13表示本发明的第四实施例。本实施例的特征在于，矩形波导并不包括多余波抑制槽，而仅圆形波导包括多余波抑制槽。在本实施例中，将与第三实施例中相同的附图标记和字母赋予相应的部件，并省略对这些部件的描述。

附图标记31表示波导转换装置。波导转换装置31包括下面将要描述的矩形波导32、圆形波导35、多余波抑制槽36等，实际上与第三实施例相同。将波导32和35形成为分离的部件。

以与第三实施例实质上相同的方式，如图12和13中所示，通过组装波导部件33和盖板25而形成矩形波导32。波导部件33包括长槽34，而长槽34包括如底面34A、左右侧面34B和端面34C。

以与第三实施例实质上相同的方式，由例如金属材料构成圆形波导35，并且包括沿着Z轴方向伸展的轴O-O延伸的圆孔35A。在圆孔35A直径两侧的***壁部分中设置下面将要描述的多余波抑制槽36。

所述多余波抑制槽36比如为两个多余波抑制槽，它们设置在矩形波导32与圆形波导35彼此相交的模式转换部分处。将多余波抑制槽36形成为具有比如大致为U形的横截面，并且沿Z轴方向延伸。在这种情况下，在波导32和35中仅只圆形波导35设有多余波抑制槽36。多余波抑制槽36的端部在圆形波导35的邻接面处被波导部件33所封闭。

在具有上述结构的实施例中，实际上可以得到与第一和第三实施例相同的优点。具体而言，在本实施例中，由于多余波抑制槽36仅形成在圆形波导35中，所以能够简化矩形波导32(波导部件33)的形状和结构。从而，易于形成矩形波导32。

接下去，图14和15表示本发明的第五实施例。本实施例的特征在于在矩形波导与圆形波导之间设有定位部件。在本实施例中，与第三实施例中相同的附图标记和字母被赋予相应的部件，并省略对这些部件的描述。

附图标记41表示波导转换装置。所述波导转换装置41包括矩形波导22、圆形波导42、多余波抑制槽27等，实际上与第三实施例相同。波导22和42形成为分离的部件。

比如由矩形金属元件构成圆形波导42，并包括具有轴O-O且沿Z轴方向延伸的圆孔42A。在圆形波导42的与波导部件23邻接的邻接面上设有下面将要描述的配合突起43。

所述配合突起43比如为设在圆形波导42上作为定位部件的两个配合突起。各配合突起43比如设置于圆形波导42的圆孔42A的直径两侧处，并且沿Z轴方向朝向波导部件23的各竖直槽29突出。在这种情况下，配合突起43与竖直槽29具有实质上为相同的大致U形横截面。

当通过将波导部件23设置到圆形波导42上而使波导22和42彼此连接时，如图15中所示那样，将配合突起43***多余波抑制槽27的竖直槽部分29中。在这种结构中，配合突起43使矩形波导22与圆形波导42对准。

在具有上述结构的实施例中，实际上可以获得与第一和第三实施例相同的优点。具体而言，在本实施例中，由于在圆形波导42上设置配合突起43，所以，在连接矩形波导22与圆形波导42时，可以将圆形波导42的配合突起43***波导部件23的一部分竖直槽29中。从而，利用配合突起43可将波导22与42彼此精确地对准。

于是，通过使用一部分多余波抑制槽27，易于制造具有精确尺寸的波导转换装置41，并且可以改善对多余传输模式的抑制效果。

接下去，图16表示本发明的第六实施例。本实施例的特征在于实现一种波导旋转接头。

附图标记51表示所述波导旋转接头。波导旋转接头51包括下面将要描述的接头部件52和57、波导转换装置53和58等。在所述波导旋转接头51中，波导转换装置53与58彼此连接，从而使波导转换装置53和58可以相对旋转，并使高频信号在令人满意的条件下在波导转换装置53与58之间传输。

附图标记52表示构成所述波导旋转接头51的接头部件。比如由金属材料形成所述接头部件52，并且包括波导转换装置53。在这种情况下，实际上与第三实施例相同，波导转换装置53包括矩形波导54、圆形波导55、多余波抑制槽56等。

附图标记57表示构成波导旋转接头51的另一接头部件。比如由金属材料形成所述接头部件57，并包括波导转换装置58。在这种情况下，与所述波导转换装置53相同，波导转换装置58包括矩形波导59、圆形波导60、多余波抑制槽61等。

接头部件52和57彼此邻接，在同轴设置的圆形波导55与60之间具有微小间隙。接头部件52和57彼此连接，使接头部件52和57可围绕它处于圆形波导55和60的轴O-O上的中心旋转。在这种情况下，例如，在接头部件52中，从径向向外部设有围绕圆形波导55的圆形间隙。这一间隙用为防止电磁波泄漏的扼流圈62。

在具有上述结构的实施例中，可以得到实际上与第一和第三实施例相同的优点。具体而言，在本实施例中，由于波导转换装置53和58构成波导旋转接头51，波导转换装置53和58的圆形波导55和60可彼此相连，将圆形波导55和60同轴设置，从而可以旋转。因此，通过使用多余波抑制槽56和61，圆形波导55和60可以在令人满意的条件下，分别在圆形波导55与矩形波导54之间，以及圆形波导60与矩形波导59之间转换信号的传输模式。

在这种情况下，通过圆形波导55和60传输的TM₀₁模式的电场分量关于波导55和60的轴(旋转中心)为对称的。从而，即使波导55和60围绕其在轴O-O上的中心相对旋转，TM₀₁模式也可以在波导55与60之间可靠地传输。

于是，通过使矩形波导54和59相对旋转，各波导转换装置53和58的矩形波导54和59之间可以平滑地传输高频信号。因而，可于实现信号传输损耗较小的多功能波导旋转接头51。

接下去，图17表示本发明的第七实施例。本实施例的特征在于实现一种旋转天线装置。在本实施例中，与第六实施例中相同的附图标记和字母被赋予相应的部件，并省略对这些部件的描述。

附图标记71表示旋转天线装置。所述旋转天线装置71包括接头部件52′和57、波导转换装置53和58等，实际上与第六实施例相同。所述接头部件52′包括波导转换装置53，而波导转换装置53包括矩形波导54′、圆形波导55、多余波抑制槽56等。下面将要描述的辐射器72与矩形波导54′的一端相连，而与设有圆形波导55的另一端相对。

辐射器72是在接头部件52′中提供的无线通信所用的辐射器。将辐射器72形成为从矩形波导54′的一端朝向外部空间大致呈圆椎或锥体形状开放的孔径。辐射器72将通过矩形波导54′传播的电磁波传输到外部，并从外部将电磁波接收到矩形波导54′中。

在具有上述结构的实施例中，实际上可以得到与第一、第三和第六实施例相同的优点。具体而言，在本实施例中，波导转换装置53和58构成天线装置71。于是，比如通过固定一个接头部件57，并旋转另一接头部件52′，处于一侧的辐射器72可相对于另一侧的矩形波导59旋转。在这种情况下，利用圆形波导55和60、多余波抑制槽56和61等，能够使处于一侧的辐射器72与另一侧的矩形波导59可靠地连接。

于是，比如通过处于另一侧的矩形波导59，能够平滑地传输和接收无线电信号，同时可沿旋转方向改变辐射器72的方向性。因而，可以实现一种信号传输损耗较小的多功能天线装置71。

在第一实施例中，多余波抑制槽5沿着矩形波导2的管壁2B，2C和2D以及圆形波导4的管壁4A延伸。但本发明不限于这种实施例，可以具体实施为有如图18中所示的第一变型例。在这种情况下，只由第一实施例中的一部分竖直槽7形成多余波抑制槽5′，并且沿矩形波导2的左右管壁2C和2D延伸。

此外，可以将本发明具体实施为图19中所示的第二变型例，比如，仅由水平槽6形成多余波抑制槽5″，将水平槽6设置在作为模式式转换部分的部位中，所述部位从矩形波导2的底部沿着圆形波导4的轴延伸。在这种情况下，仅由第一实施例中的水平槽6形成多余波抑制槽5″，并且沿矩形波导2的下管壁2B延伸。

此外，在第三实施例中，分别在波导部件23的长槽24和竖直槽29中形成凹曲面24D和29A。但可以将本发明具体实施为有如图20中所示的第三变型例，以提高波导部件的制造效率。在这种情况下，形成朝向波导部件81的邻接面开口的竖直槽82，使底面82A处竖直槽82的槽宽度比孔径侧的槽宽度更窄。竖直槽82的各个侧面82B倾斜角α，并且彼此相对。此外，在竖直槽82的孔径端设置比如具有凸曲面或平面形状的斜面82C。因而，例如当通过比如压制或铸造形成波导部件81时，易于从模式具中扣出波导部件81。

此外，在第五实施例中，在圆形波导42上形成配合突起43，作为波导转换装置41的定位部件。不过，例如在本发明中可使用与波导部件和圆形波导分离的定位销作为定位部件。比如，可将定位销***波导部件和圆形波导中，使波导部件与圆形波导对准。

此外，在第六和第七实施例中使用实质上与第三实施例中相同的波导转换装置53和58。不过，本发明不限于这些实施例。毫无疑问，比如，可以由所述第一、第二、第四和第五实施例的任何波导转换装置1、11、31和41组成所述波导旋转接头或天线装置。

Claims (7)

1.一种波导转换装置，包括具有矩形横截面形状沿预定的纵向延伸且传输TE₀₁模式高频信号的矩形波导；以及具有圆形横截面形状、与矩形波导的H平面成直角连接且传输TM₀₁模式高频信号的圆形波导：

其中，在矩形波导与圆形波导之间的模式转换部分，设置多余波抑制槽，在波导之间传输高频信号时，所述多余波抑制槽防止在圆形波导中激励出多余的传输模式。

2.根据权利要求1所述的波导转换装置，其中，将所述多余波抑制槽设置于矩形波导和圆形波导中之一或两者中，并且沿着与圆形波导中作为多余传输模式式的TE₁₁模式的电场分量垂直的方向延伸，从而具有的长度为高频信号波长的一半或超过一半。

3.根据权利要求1或2所述的波导转换装置，其中，所述多余波抑制槽设置于矩形波导中与圆形波导的轴相应的位置处。

4.根据权利要求1或2所述的波导转换装置，其中，所述多余波抑制槽设置在圆形波导中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的波导转换装置，其中，矩形波导与圆形波导之间设有定位部件，在波导彼此连接时，所述定位部件被***一部分多余波抑制槽中，使矩形波导与圆形波导对准。

6.一种波导旋转接头，包括两块权利要求1至5中任一项的波导转换装置，其中，各波导转换装置的圆形波导同轴设置，并且彼此连接，使圆形波导可以旋转。

7.一种天线装置，包括两块权利要求1至5中任一项的波导转换装置，其中，各波导转换装置的圆形波导同轴设置，并且彼此连接，使圆形波导可以旋转；并且任一波导转换装置包括无线通信用的辐射器。

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