一種矩形波導階梯的製作方法

2023-04-23 21:53:41

專利名稱：一種矩形波導階梯的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種微波毫米波電路的矩形波導階梯，具體的說，是涉及一種能將不同高度和寬度的矩形波導連通的矩形波導階梯。
背景技術：
波導由於其在功率容量和傳輸損耗方面的優勢，在低損耗或高功率微波毫米波傳輸領域得到重要應用。在雷達系統、功率合成系統和其它場合，常常需要由微波毫米波波導組成各種複雜電路。現有的波導器件一般是由多部分組裝而成。由於各個部分的尺寸不一樣，在組裝過程中就要用到波導過渡結構。目前見到最常見的波導過渡結構是直線漸變、曲線漸變和階梯結構三種，其中直線漸變結構簡單，加工容易，但要想得到較低的反射，長度相對較長，損耗較大。而曲線漸變由于波導是連續變化，阻抗不存在突變，故帶內反射波動小。但曲線結構複雜，加工難度大。階梯波導是採用阻抗變換，可以在最短的長度上實現較低的反射。但階梯波導採用銑切技術進行加工，這樣就在階梯邊緣倒了一個圓角。當頻率到毫米波亞毫米波頻段，甚至是THz頻段時，由于波導尺寸比較小，並且相鄰兩個波導階梯寬度相差不大，這樣就要用很小的銑刀才能加工出來，加工的成本非常昂貴。

發明內容
本發明的目的在於提供一種矩形波導階梯，解決現有技術在高頻段加工困難、力口工成本昂貴的問題，減少器件的加工成本。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下 一種矩形波導階梯，包括底座，上蓋板，輸入矩形波導，輸出矩形波導，以及至少I個位於輸入矩形波導和輸出矩形波導之間的介質過渡段，所述輸入矩形波導和輸出矩形波導均設置在底座與上蓋板之間，所有介質過渡段的形狀為上端面接上蓋板、下端面接底座的柱體。輸入矩形波導接上蓋板的端面、輸出矩形波導接上蓋板的端面、以及所有介質過渡段的上端面處於同一平面內。介質過渡段的與軸線垂直的橫截面由包括至少一段圓弧的封閉曲線圍成。所述任意介質過渡段的圓弧的半徑大於該介質過渡段最大寬度的1/3。所述任意介質過渡段的圓弧的半徑等於該介質過渡段最大寬度的1/2。所有介質過渡段的高度與輸入矩形波導和輸出矩形波導的相同；或輸入矩形波導、所有介質過渡段和輸出矩形波導的高度沿輸入矩形波導到輸出矩形波導的方向單調增加或單調減小。其中，輸入矩形波導、所有介質過渡段和輸出矩形波導的高度沿輸入矩形波導到輸出矩形波導的方向單調增加或單調減小的含義為輸入矩形波導的高度、所有質過渡段的高度、輸出矩形波導的高度依次沿著輸入矩形波導到輸出矩形波導的方向逐級增加或逐級減小。
所有介質過渡段的寬度與輸入矩形波導和輸出矩形波導的相同；或輸入矩形波導、所有介質過渡段和輸出矩形波導的寬度沿輸入矩形波導到輸出矩形波導的方向單調增加或單調減小。其中，所述輸入矩形波導、所有介質過渡段和輸出矩形波導的寬度沿輸入矩形波導到輸出矩形波導的方向單調增加或單調減小的含義為輸入矩形波導的寬度、所有質過渡段的寬度、輸出矩形波導的寬度依次沿著輸入矩形波導到輸出矩形波導的方向逐級增加或逐級減小。介質過渡段的與軸線垂直的橫截面由兩段半徑不同的圓弧封閉圍成。介質過渡段為空氣層。為了便於採用較大直徑的銑刀銑切加工，所述的介質過渡段的圓弧的半徑大於該介質過渡段最大寬度的1/3。最佳方案是所述的介質過渡段的圓弧的半徑等於該介質過渡段最大寬度的1/2。一般對於輸入矩形波導和輸出矩形波導高度相同的情況，所有的介質過渡段的高度相同。對於輸入矩形波導和輸出矩形波導高度不相同的情況，所述的介質過渡段的高度沿輸入矩形波導到輸出矩形波導的方向單調增加或減小。對於輸入矩形波導和輸出矩形波導寬度相同的情況，所有的介質過渡段的寬度相同。對於輸入矩形波導和輸出矩形波導寬度不相同的情況，所述的介質過渡段的寬度沿輸入矩形波導到輸出矩形波導的方向單調增加或減小。本發明中對於上述情況沒有限定，可進行自由組合。根據實際的需要進行最佳的現場調試組合處理即可。為了最大限度地增大介質過渡段倒角的半徑，以利於採用儘量大的銑刀銑切加工，所述的介質過渡段的橫截面可以只由兩段半徑不同的圓弧的封閉圍成。在通常情況下，所述的介質過渡段為空氣層。

本發明的原理是利用四分之一波導波長實現阻抗匹配。按照傳輸線上多次部分反射疊加的原理表明，選取適當的階梯波導的阻抗和長度，可以得到所需的反射係數響應。本發明的優點在於能提供一種矩形波導階梯，可解決現有技術在高頻段加工困難、加工成本昂貴的問題，減少器件的加工成本。


圖1為本發明的縱向剖面圖。圖2為圖1的A-A向示意圖。圖3為實施實例2的A-A向示意圖。圖4為實施實例3的A-A向示意圖。圖5為實施實例4的A-A向示意圖。圖6為實施實例5的縱向剖面圖。圖7為實施實例6的A-A向示意圖。圖中的標號分別表不為1、底座；2、上蓋板；3、輸入矩形波導；4、輸出矩形波導；
5、介質過渡段。本文中所述方向定義如下
寬度方向，指矩形波導橫截面的寬邊所在方向，在圖1中對應於從紙面指向讀者的方向。高度方向，指矩形波導橫截面的窄邊所在方向，在圖1中對應於豎直方向。
具體實施例方式下面結合實施例對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型實施方式不限於此。實施例1
如圖1、圖2所示，一種矩形波導階梯，包括底座1，上蓋板2，輸入矩形波導3，輸出矩形波導4，以及至少I個位於輸入矩形波導3和輸出矩形波導4之間的介質過渡段5，所述輸入矩形波導3和輸出矩形波導4均設置在底座I與上蓋板2之間，所有介質過渡段5的形狀為上端面接上蓋板2、下端面接底座I的柱體。輸入矩形波導3接上蓋板2的端面、輸出矩形波導4接上蓋板2的端面、以及所有介質過渡段5的上端面處於同一平面內。介質過渡段5為空氣層。介質過渡段5的與軸線垂直的橫截面由兩段圓弧封閉圍成。並且介質過渡段5的圓弧的半徑大於該介質過渡段5最大寬度的1/3。輸入矩形波導3、介質過渡段5和輸出矩形波導4的高度和寬度沿輸入矩形波導3到輸出矩形波導4的方向單調增加或減小。實施例2
如圖1、3所示，與實施實例I不同的是介質過渡段5的與軸線垂直的橫截面由四段圓弧和兩條線段封閉圍成。並且介質過渡段5的圓弧的半徑大於該介質過渡段5最大寬度的1/3。 實施例3
如圖1、4所示，與實施實例I不同的是介質過渡段5與軸線垂直的的橫截面由兩段圓弧和兩條線段封閉圍成。並且介質過渡段5的圓弧的半徑大於該介質過渡段5最大寬度的1/3。實施例4
如圖1、5所示，與實施實例I不同的是介質過渡段5的與軸線垂直的橫截面由四段圓弧和四條線段封閉圍成。並且介質過渡段5圓弧的半徑大於該介質過渡段5最大寬度的1/3。實施例5
如圖2、6所示，與實施實例I不同的是所有介質過渡段5的高度相同，介質過渡段5的與軸線垂直的橫截面由至少有一段圓弧的封閉曲線封閉圍成。並且介質過渡段5的圓弧的半徑大於該介質過渡段5最大寬度的1/3。實施例6
如圖1、7所示，與實施實例I不同的是所有介質過渡段5的寬度相同，介質過渡段5的與軸線垂直的橫截面由至少有一段圓弧的封閉曲線封閉圍成。並且介質過渡段5的圓弧的半徑等於該介質過渡段5最大寬度的1/2。
權利要求
1.一種矩形波導階梯，包括底座(1)，上蓋板(2)，輸入矩形波導(3)，輸出矩形波導(4)，以及至少I個位於輸入矩形波導(3)和輸出矩形波導(4)之間的介質過渡段(5)，其特徵在於，所述輸入矩形波導(3)和輸出矩形波導(4)均設置在底座(I)與上蓋板(2)之間，所有介質過渡段(5)的形狀為上端面接上蓋板(2)、下端面接底座(I)的柱體。
2.根據權利要求1所述的一種矩形波導階梯，其特徵在於，輸入矩形波導(3)接上蓋板(2)的端面、輸出矩形波導(4)接上蓋板(2)的端面、以及所有介質過渡段(5)的上端面處於同一平面內。
3.根據權利要求書I所述的一種矩形波導階梯，其特徵在於，介質過渡段(5)的與軸線垂直的橫截面由包括至少一段圓弧的封閉曲線圍成。
4.根據權利要求3所述的一種矩形波導階梯，其特徵在於，所述任意介質過渡段(5)的圓弧的半徑大於該介質過渡段(5)最大寬度的1/3。
5.根據權利要求3所述的一種矩形波導階梯，其特徵在於，所述任意介質過渡段(5)的圓弧的半徑等於該介質過渡段(5)最大寬度的1/2。
6.根據權利要求4所述的一種矩形波導階梯，其特徵在於，所有介質過渡段(5)的高度與輸入矩形波導(3)和輸出矩形波導(4)的相同；或輸入矩形波導(3)、所有介質過渡段(5)和輸出矩形波導(4)的高度沿輸入矩形波導(3)到輸出矩形波導(4)的方向單調增加或單調減小。
7.根據權利要求4所述的矩形波導階梯，其特徵在於，所有介質過渡段(5)的寬度與輸入矩形波導(3)和輸出矩形波導(4)的相同；或輸入矩形波導(3)、所有介質過渡段(5)和輸出矩形波導(4)的寬度沿輸入矩形波導(3)到輸出矩形波導(4)的方向單調增加或單調減小。
8.根據權利要求1所述的矩形波導階梯，其特徵在於，介質過渡段(5)的與軸線垂直的橫截面由兩段半徑不同的圓弧封閉圍成。
9.根據權利要求1-8任意一項的矩形波導階梯，其特徵在於，介質過渡段(5)為空氣層。
全文摘要
本發明公開了一種矩形波導階梯，包括底座，上蓋板，輸入矩形波導，輸出矩形波導，以及至少1個位於輸入矩形波導和輸出矩形波導之間的介質過渡段，所述輸入矩形波導和輸出矩形波導均設置在底座與上蓋板之間，所有介質過渡段的形狀為上端面接上蓋板、下端面接底座的柱體。本發明的優點在於能提供一種矩形波導階梯，可解決現有技術在高頻段加工困難、加工成本昂貴的問題，減少器件的加工成本。
文檔編號H01P5/02GK103066361SQ20111031860
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月19日 優先權日2011年10月19日
發明者王清源, 譚宜成, 文松 申請人:成都賽納賽德科技有限公司