專利名稱：一種用于導(dǎo)波系統(tǒng)中傳動(dòng)軸的小型寬帶扼流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波傳輸領(lǐng)域，特別是微波的防漏裝置領(lǐng)域，具體涉及一種適用于導(dǎo)
波系統(tǒng)中傳動(dòng)軸的小型寬帶扼流裝置。
背景技術(shù)：
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(yīng)用于微波天饋系 統(tǒng)的交連、各類機(jī)械掃描雷達(dá)中的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、非接觸式短路活塞、家用微波爐等場合，是微 波工程的關(guān)鍵性器件。 扼流結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較早，應(yīng)用也非常廣泛。自從Ragan提出同軸型扼流旋轉(zhuǎn)交連的設(shè) 計(jì)[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(guān)于扼流結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)的報(bào)道隨 之產(chǎn)生，Grantion. J. P對(duì)扼流結(jié)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)交連中的應(yīng)用做了較為詳細(xì)的分析[Grantions， J. P. ， Mi crowave Rotating Joints, Electronic Engineering, 1951， October]。 但這 一類扼流結(jié)構(gòu)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(xué)者提出 了增加同軸型扼流旋轉(zhuǎn)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(jié)前人的研究成果的基礎(chǔ)上，提出了寬帶同軸扼流結(jié)構(gòu) 的設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu) 帶寬和耦合的問題。隨著扼流技術(shù)的發(fā)展和工程應(yīng)用的需要，人們對(duì)扼流結(jié)構(gòu)進(jìn)行了更進(jìn) 一步的研究，扼流結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)向著小駐波、低損耗、高峰值功率和高平均功率的方向前進(jìn)， 相繼報(bào)道了具有良好反射特性的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)[劉濂，X波段雙路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)及截定過渡 的研究，現(xiàn)代雷達(dá)，1997]，具有低損耗、大功率的同軸交連[鄭曉東，高功率同軸旋轉(zhuǎn)的設(shè) 計(jì)，火控雷達(dá)技術(shù)，1989]等裝置。 利用這些研究，人們依據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，相應(yīng)設(shè)計(jì)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(xiàn)代電子技 術(shù)，2006(7)]、帶扼流結(jié)構(gòu)的天線[Xiang-YU Cao，Analysisof Coaxial Multimode Horn of Two Chokes, IEEE 1998]、雙通道組合旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)[王群杰等，雙通道組合旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)，火 控雷達(dá)技術(shù)，2006]等，它們大都成功應(yīng)用在了微波系統(tǒng)中。由于扼流結(jié)構(gòu)最早應(yīng)用于旋轉(zhuǎn) 交連和天線旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，因此扼流技術(shù)在它們中的應(yīng)用也最為廣泛，相應(yīng)發(fā)展了同軸式旋轉(zhuǎn) 關(guān)節(jié)[居軍，門鈕式波導(dǎo)_同軸交連的工程設(shè)計(jì)，微波學(xué)報(bào)，Vol 19 No. 4， Dec 2003]、圓波 導(dǎo)式旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)[朱乙平，大功率圓波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)交鏈的設(shè)計(jì)與仿真研究，雷達(dá)與對(duì)抗，2006]、微 帶耦合式旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)等扼流結(jié)構(gòu)。 但目前還沒有專門用于機(jī)械傳動(dòng)軸的扼流裝置。而隨著機(jī)電一體化的發(fā)展和深 入，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和微波系統(tǒng)的協(xié)同使用也越來越頻繁。當(dāng)傳動(dòng)軸進(jìn)入導(dǎo)波系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)，它 與導(dǎo)波系統(tǒng)邊緣的交接處，必然留有縫隙。這些縫隙將導(dǎo)致微波泄漏，同時(shí)對(duì)導(dǎo)波系統(tǒng)的駐波，損耗和功率容量等性能造成嚴(yán)重影響。因此，當(dāng)機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用在微波導(dǎo)波系統(tǒng)中 時(shí)，就不得不考慮傳動(dòng)過程中的扼流問題。設(shè)計(jì)一種適用于導(dǎo)波系統(tǒng)中傳動(dòng)軸的小型寬帶 扼流裝置，對(duì)于微波系統(tǒng)與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)協(xié)同使用的場合是很重要的。同時(shí)，考慮到機(jī)械工 程和微波工程中的實(shí)際需求，此扼流結(jié)構(gòu)應(yīng)具有小型化和寬頻帶的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種用于導(dǎo)波系統(tǒng)中傳動(dòng)軸的小型寬帶扼流裝置。該扼流 裝置可用于解決導(dǎo)波系統(tǒng)中引入機(jī)械傳動(dòng)軸后，傳動(dòng)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(diǎn)。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案是一種用于導(dǎo)波系統(tǒng)中傳動(dòng)軸的小
型寬帶扼流裝置，其組成為圓筒形的外殼內(nèi)折的頂部上表面固定在帶傳動(dòng)軸的導(dǎo)波系統(tǒng)
上，外殼內(nèi)折的頂部內(nèi)側(cè)與圓筒形的內(nèi)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(nèi)的部位設(shè)有介質(zhì)墊片；內(nèi)壁的底部與介質(zhì)墊片相接；傳動(dòng)軸穿過內(nèi)壁、
外殼及底座且不與內(nèi)壁、底座相接觸，且傳動(dòng)軸與內(nèi)壁、外殼的中軸線重合。 本發(fā)明的工作原理是扼流裝置內(nèi)壁和傳動(dòng)軸之間的間隙形成一個(gè)四分之一波長
低特性阻抗段，扼流裝置的內(nèi)壁和外殼之間的間隙形成一個(gè)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(diǎn)經(jīng)兩個(gè)四分之一波長段變換后，在傳
動(dòng)軸與導(dǎo)波系統(tǒng)的交界面處形成電短路(實(shí)際上并未接觸)，來抑制微波泄漏。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是首次提出針對(duì)機(jī)械傳動(dòng)軸的扼流設(shè)計(jì)；
巧妙的使用兩個(gè)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(diǎn)；通過
優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(shù)，傳動(dòng)軸與扼流
裝置之間沒有機(jī)械上的接觸，因而沒有摩擦，不影響機(jī)械傳動(dòng)的效率；而且，避免了非扼流
設(shè)計(jì)中高的公差要求和對(duì)傳動(dòng)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(jù)需要使用兩級(jí)/多級(jí)級(jí)連，進(jìn)一步拓展帶寬。適用于微波系統(tǒng)與機(jī)械傳動(dòng)系
統(tǒng)協(xié)同使用的場合。 上述的內(nèi)壁、外殼、底座均由金屬制成，介質(zhì)墊片則由絕緣介質(zhì)制成。各組成部分 結(jié)構(gòu)簡單、易于加工實(shí)現(xiàn)。 上述的內(nèi)壁的底部與介質(zhì)墊片相接的具體方式是介質(zhì)墊片上表面的內(nèi)側(cè)開有底 部定位槽，內(nèi)壁的底部嵌合在該底部定位槽上。 上述的外殼內(nèi)折的頂部內(nèi)側(cè)與圓筒形的內(nèi)壁的頂部相接的具體方式是外殼的頂 部下表面內(nèi)側(cè)開有頂部定位槽，內(nèi)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(nèi)壁與外殼的連接方便容易，并能確保內(nèi)壁與外殼
及傳動(dòng)軸間的間隙準(zhǔn)確，以便精確地形成一個(gè)四分之一波長的特性阻抗段。 上述的外殼內(nèi)折的頂部與導(dǎo)波系統(tǒng)的邊界形狀相同。這樣便于扼流裝置與導(dǎo)波系
統(tǒng)的微波耦合傳輸，且不影響導(dǎo)波系統(tǒng)中的模式分布； 下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例用于一機(jī)械相控陣列天線的徑向線饋電系統(tǒng)的剖視結(jié)構(gòu)示 意圖。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例 圖l示出，本發(fā)明的一種具體實(shí)施例為，一種用于導(dǎo)波系統(tǒng)中傳動(dòng)軸的小型寬帶 扼流裝置，其組成為圓筒形的外殼2內(nèi)折的頂部2a上表面固定在帶傳動(dòng)軸5的導(dǎo)波系統(tǒng) 上，外殼2內(nèi)折的頂部2a內(nèi)側(cè)與圓筒形的內(nèi)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(nèi)的部位設(shè)有介質(zhì)墊片4 ;內(nèi)壁1的底部與介質(zhì)墊片4相 接；傳動(dòng)軸5穿過內(nèi)壁1、外殼2及底座3且不與內(nèi)壁1、底座3相接觸，且傳動(dòng)軸5與內(nèi)壁 1、外殼2的中軸線重合。 本例的內(nèi)壁1、外殼2、底座3均由金屬制成，介質(zhì)墊片4則由絕緣介質(zhì)制成。絕緣 介質(zhì)材料可以選用強(qiáng)度較好的絕緣材料，如有機(jī)玻璃、工程塑料。 本例的內(nèi)壁1的底部與介質(zhì)墊片4相接的具體方式是介質(zhì)墊片4上表面的內(nèi)側(cè) 開有底部定位槽4a，內(nèi)壁1的底部嵌合在該底部定位槽4a上。 本例的外殼2內(nèi)折的頂部2a內(nèi)側(cè)與圓筒形的內(nèi)壁1的頂部相接的具體方式是外 殼2的頂部2a下表面內(nèi)側(cè)開有頂部定位槽2c，內(nèi)壁1的頂部嵌合在該頂部定位槽2c上。
本例的外殼2內(nèi)折的頂部2a與導(dǎo)波系統(tǒng)的邊界形狀相同。 圖2為本例用于帶有傳動(dòng)軸的一機(jī)械相控陣列天線的徑向線饋電系統(tǒng)(導(dǎo)波系 統(tǒng))的示意圖，圖中僅表示其中一個(gè)耦合出口的結(jié)構(gòu)；微波在徑向線饋電系統(tǒng)(導(dǎo)波系 統(tǒng))6中傳輸，此饋電系統(tǒng)6由頂板6a和底板6b構(gòu)成；由電機(jī)帶動(dòng)的傳動(dòng)軸5穿過饋電系 統(tǒng)6與輸出同軸7的外壁7a構(gòu)成耦合出口，由此耦合出口輸出微波；在傳動(dòng)軸5與饋電系 統(tǒng)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(tǒng)6相互固定。 當(dāng)微波工作頻率為4GHz時(shí)，本實(shí)施例的具體尺寸為傳動(dòng)軸5直徑5mm，扼流裝置 內(nèi)壁1空心圓柱內(nèi)直徑6mm、外直徑9mm、高10. 5mm ;扼流裝置外殼頂2a的圓柱內(nèi)直徑6mm、 外直徑16mm、高2mm，定位凹槽2c深0. 5mm ;扼流裝置外殼側(cè)壁2b的圓柱內(nèi)直徑12mm、外直 徑16mm、高12mm ;扼流裝置底板3的圓柱內(nèi)直徑為6mm、外直徑16mm、高2mm ;介質(zhì)墊片4空 心圓柱內(nèi)直徑6mm、外直徑12mm、高2. 5mm，定位凹槽4a深0. 5mm。 數(shù)值模擬結(jié)構(gòu)表明本實(shí)施例在徑向線饋電系統(tǒng)需要的頻帶范圍內(nèi) (3. 81-4. 46GHz)泄漏損耗小于_30dB，扼流裝置本身造成的集中場強(qiáng)遠(yuǎn)小于徑向線饋電系 統(tǒng)內(nèi)的場強(qiáng)，因此不影響整個(gè)饋電系統(tǒng)的功率容量。這說明該扼流裝置在15.9%的相對(duì)帶 寬內(nèi)具有良好的抑制微波泄漏的能力。根據(jù)實(shí)際需要，可以通過增加扼流裝置的外徑或在 扼流裝置內(nèi)部填充介質(zhì)等方法，來進(jìn)一步拓展扼流裝置的頻帶特性。
權(quán)利要求
一種用于導(dǎo)波系統(tǒng)中傳動(dòng)軸的小型寬帶扼流裝置，其組成為圓筒形的外殼2內(nèi)折的頂部2a上表面固定在帶傳動(dòng)軸5的導(dǎo)波系統(tǒng)上，外殼2內(nèi)折的頂部2a內(nèi)側(cè)與圓筒形的內(nèi)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(nèi)的部位設(shè)有介質(zhì)墊片4；內(nèi)壁1的底部與介質(zhì)墊片4相接；傳動(dòng)軸5穿過內(nèi)壁1、外殼2及底座3且不與內(nèi)壁1、底座3相接觸，且傳動(dòng)軸5與內(nèi)壁1、外殼2的中軸線重合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于導(dǎo)波系統(tǒng)中傳動(dòng)軸的小型寬帶扼流裝置，其特征在 于所述的內(nèi)壁1、外殼2、底座3均由金屬制成，介質(zhì)墊片4則由絕緣介質(zhì)制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于導(dǎo)波系統(tǒng)中傳動(dòng)軸的小型寬帶扼流裝置，其特征在 于，所述的內(nèi)壁1的底部與介質(zhì)墊片4相接的具體方式是介質(zhì)墊片4上表面的內(nèi)側(cè)開有底 部定位槽4a，內(nèi)壁1的底部嵌合在該底部定位槽4a上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于導(dǎo)波系統(tǒng)中傳動(dòng)軸的小型寬帶扼流裝置，其特征在 于，所述的外殼2內(nèi)折的頂部2a內(nèi)側(cè)與圓筒形的內(nèi)壁1的頂部相接的具體方式是外殼2 的頂部2a下表面內(nèi)側(cè)開有頂部定位槽2c，內(nèi)壁1的頂部嵌合在該頂部定位槽2c上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于導(dǎo)波系統(tǒng)中傳動(dòng)軸的小型寬帶扼流裝置，其特征在 于所述的外殼2內(nèi)折的頂部2a與導(dǎo)波系統(tǒng)的邊界形狀相同。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于導(dǎo)波系統(tǒng)中傳動(dòng)軸的小型寬帶扼流裝置，其組成為扼流裝置內(nèi)壁1、外殼2、底座3和介質(zhì)墊片4；扼流裝置內(nèi)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(nèi)壁1通過介質(zhì)墊片4定位；傳動(dòng)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(tǒng)與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)協(xié)同工作時(shí)，導(dǎo)波系統(tǒng)中引入機(jī)械傳動(dòng)裝置的場合。
文檔編號(hào)H05B6/76GK101702456SQ20091025287
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者劉慶想, 張健穹, 李相強(qiáng), 趙柳 申請人:西南交通大學(xué)