專利名稱：高功率圓形槽波導(dǎo)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種在微波通信、微波雷達(dá)中應(yīng)用的微波部件，屬于微波、毫米波、亞毫米波雷達(dá)通信器材制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從功率容量來分，波導(dǎo)可以分為小功率波導(dǎo)和中、高功率波導(dǎo)。在微波和毫米波波段，常用的微帶線、軟同軸線主要缺點(diǎn)是功率容量低。矩形波導(dǎo)主要缺點(diǎn)是工作頻帶窄，且損耗隨工作頻率增加而迅速增加，相比之下，槽波導(dǎo)性能優(yōu)越，然而矩形槽波導(dǎo)和“V”形槽波導(dǎo)皆不便於和現(xiàn)今輸出強(qiáng)大功率的回旋管相連接，而圓形槽波導(dǎo)與回旋管連接較方便，因為回旋管的能量輸出裝置為圓波導(dǎo)。
圓形槽波導(dǎo)有尺寸大、功率容量高，損耗低，工作頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)，它既適用于微波、毫米波波段，也適用於亞毫米波波段，但是現(xiàn)有圓形槽波導(dǎo)中用來隔開二金屬平行平板的絕緣條的內(nèi)側(cè)是平面，當(dāng)電磁波沿著圓形槽波導(dǎo)傳播時(即沿圓形槽孔軸線方向，以下簡稱軸線方向)電磁波主模的邊緣場和由于某種不均勻性而產(chǎn)生的高次模向圓槽兩側(cè)金屬平行平板邊緣方向傳播(即沿垂直於圓形槽孔軸線方向，以下簡稱垂直方向)，當(dāng)電磁波到達(dá)絕緣條的內(nèi)側(cè)壁平面時，由于電氣性能不匹配，一部分被反射回圓槽區(qū)，干擾主模的正常工作，另一部分電磁波能穿透涂敷於絕緣條內(nèi)側(cè)表面的吸收層，進(jìn)而穿過絕緣條，逸出波導(dǎo)造成電磁污染。

發(fā)明內(nèi)容
1、技術(shù)問題本發(fā)明的目的在於針對現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種高功率圓形槽波導(dǎo)，該圓形槽波導(dǎo)既能抵消邊緣場和高次模的反射從而不影響圓形槽波導(dǎo)內(nèi)主模的工作，又能全部吸收穿透進(jìn)入尖劈形匹配負(fù)載的電磁波，消除逸出波導(dǎo)的電磁波污染空間的危害。
2、技術(shù)方案本發(fā)明的方法是在圓形槽波導(dǎo)二金屬平板邊緣之間絕緣條內(nèi)側(cè)裝上與工作波長匹配的尖劈形干負(fù)載或水負(fù)載，即本發(fā)明的高功率圓形槽波導(dǎo)，包括絕緣條、金屬平板、螺栓、尖劈形匹配負(fù)載，在圓形槽波導(dǎo)的兩金屬平板之間的兩側(cè)絕緣條旁，分別設(shè)有尖劈形匹配負(fù)載，該兩尖劈形匹配負(fù)載的尖劈端沿圓形槽波導(dǎo)的軸線方向朝向圓形槽波導(dǎo)的內(nèi)空間，尖劈的長度是所使用的電磁波工作半波長的整數(shù)倍。對于小功率的圓形槽波導(dǎo)，尖劈形匹配負(fù)載是干負(fù)載，用石墨或其它強(qiáng)烈吸收微波、毫米波、亞毫米波的固體材料制成。對于中、高功率的圓形槽波導(dǎo)，尖劈形匹配負(fù)載是水負(fù)載，用石英玻璃吹制成所需的形狀，并設(shè)有進(jìn)、出水管，經(jīng)過進(jìn)、出水管通以流水。
在二塊金屬平板端面的對稱中心有一個沿著平板的長度方向直徑為D的圓形通孔，該圓孔的軸線方向就是電磁波傳播方向，簡稱為軸線方向。
3、有益效果本發(fā)明除了繼續(xù)保持圓形槽波導(dǎo)大尺寸，高功率容量、低損耗和寬頻帶等優(yōu)點(diǎn)之外，還具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)電磁波沿著圓形槽波導(dǎo)軸線方向傳播時，電磁波主模的邊緣場和由于某種不均勻性而產(chǎn)生的高次模會向圓槽兩側(cè)金屬平板邊緣方向(即軸線的垂直方向)傳播。尖劈形匹配干負(fù)載和尖劈形匹配水負(fù)載能抵消反射，從而不會引起干擾圓槽區(qū)主模的工作。
(2)對透入尖劈形干負(fù)載或水負(fù)載的電磁波，會被強(qiáng)吸收電磁波的材料大量吸收，沒有電磁波從金屬板邊緣方向逸出波導(dǎo)，消除了電磁污染四

圖1是本發(fā)明高功率圓形槽波導(dǎo)端面示意圖。其中有絕緣條1；金屬平板2、5；尖劈形匹配負(fù)載3、尖劈端31、螺栓4。金屬平板寬度W、金屬平板高度H；尖劈端高W3；尖劈底座高W2；絕緣條高W1；尖劈端寬H2；尖劈端兩側(cè)尖劈底座邊寬H3。
圖2是尖劈形匹配干負(fù)載的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是與尖劈形匹配干負(fù)載相配套使用的絕緣條的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是尖劈形匹配水負(fù)載的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是與尖劈形匹配水負(fù)載相配套使用的絕緣條的結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實施例方式
本發(fā)明的高功率圓形槽波導(dǎo)，包括絕緣條、金屬平板、螺栓，其特征在于在圓形槽波導(dǎo)的兩金屬平板2、5之間的兩側(cè)絕緣條1旁，還分別設(shè)有尖劈形匹配負(fù)載3，該兩尖劈形匹配負(fù)載3的尖劈端31沿圓形槽波導(dǎo)的軸線方向朝向圓形槽波導(dǎo)的內(nèi)空間，尖劈的長度是所使用的電磁波工作半波長的整數(shù)倍。
結(jié)構(gòu)如圖1所示，即先取二塊加工后尺寸相同的矩形金屬平板2、5，材料可采用鋼、黃銅、合金鋁等良導(dǎo)體，平板長度可根據(jù)實際需要而定，只要加工工藝做得到，平板的寬度W和高度H與傳輸?shù)墓ぷ鞑ㄩLλ有關(guān)，W＝9.3λ～60λ，H＝0.6λ～41.6λ，λ為自由空間波長，金屬平板二邊的邊緣用螺栓4固定，在圓形槽波導(dǎo)端面的上、下方，以二平面接觸的邊界線為中心經(jīng)沿長度方向(即圓形孔的軸線方向)上、下各銑一條寬為(W1+W2)＝0.15λ～15λ，高為H＝H2+2H3＝0.4λ～21.6λ的長槽，長度同圓形槽波導(dǎo)，其中W1＝0.1λ～10λ，W2=12W1,]]>H2＝0.2λ～1.6λ，H3＝0.1λ～10λ。如圖1所示，然后在端面對稱中心，沿長度方向，鏜一個通孔，孔的直徑d＝0.62λ～2.02λ。將螺栓4折下，每塊金屬平板有孔的一側(cè)，銑去H2/2高度，這樣加工后的二塊金屬平板即成。
尖劈形匹配負(fù)載是用來吸收到達(dá)金屬平板邊緣的電磁波的關(guān)鍵部件，它分為干負(fù)載與水負(fù)載二種，干負(fù)載用於傳輸小功率的情況，它用石墨或其它吸收電磁波的固態(tài)材料制成；水負(fù)載用于傳輸中、大功率的情況，它用石英玻璃吹制成所需尖劈形狀，有進(jìn)、出水管能以流水，匹配負(fù)載在軸線方向的長度與圓形槽波導(dǎo)相同，尖劈部分的W3＝0.5λ～4λ。
尖劈形匹配負(fù)載3可以制成一個整體結(jié)構(gòu)，也可以橫向分割成獨(dú)立的多段，或制成一個個獨(dú)立的子錐體分布於介質(zhì)條的內(nèi)側(cè)壁。
絕緣條1是用來隔開金屬板2和金屬板5的，它的長度與圓形槽波導(dǎo)長度相同，材料可用膠木，陶瓷等絕緣材料，其中用于水負(fù)載的絕緣條，有二個能通過進(jìn)、出水管的孔。當(dāng)尖劈形匹配負(fù)載3為尖劈形匹配水負(fù)載時，它的進(jìn)、出水管要穿過絕緣條1相應(yīng)的孔。
從電磁理論知道，主模的電場強(qiáng)度，在沿著金屬平板邊緣方向(即垂直於圓孔軸線方向)是呈指數(shù)規(guī)律衰減分布，它會通過金屬平板的縫隙漏入自由空間，如果主模的傳輸功率很大，如千瓦級，甚至更大，那未漏入自由空間的電磁能量十分可觀，超過了規(guī)定的安全標(biāo)準(zhǔn)，對人體對電子設(shè)備均十分有害。另外由于某種不均勻性而產(chǎn)生的高次模也會向金屬平板邊緣方向傳播(即垂直於圓孔軸線方向)，逸出波導(dǎo)，如果傳輸?shù)墓β嗜萘亢艽髸r，即使是高次模，它所帶的電磁能量也相當(dāng)可觀，也同樣有害，原來的圓形槽波導(dǎo)，隔開二塊金屬平板用的介質(zhì)絕緣條的內(nèi)側(cè)是平面，這種結(jié)構(gòu)在電磁理論上稱為不匹配，主模的邊緣場或高次模到達(dá)金屬平板的邊緣時一部分逸出波導(dǎo)進(jìn)入自由空間造成有害的電磁污染，另一部分反射回圓形槽波導(dǎo)的圓槽區(qū)干擾主模工作。
權(quán)利要求
1.一種高功率圓形槽波導(dǎo)，包括絕緣條、金屬平板、螺栓，其特征在于在圓形槽波導(dǎo)的兩金屬平板(2、5)之間的兩側(cè)絕緣條(1)旁，還分別設(shè)有尖劈形匹配負(fù)載(3)，該兩尖劈形匹配負(fù)載(3)的尖劈端(31)沿圓形槽波導(dǎo)的軸線方向朝向圓形槽波導(dǎo)的內(nèi)空間，尖劈的長度是所使用的電磁波工作半波長的整數(shù)倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率圓形槽波導(dǎo)，其特征在于尖劈形匹配負(fù)載(3)對于小功率的圓形槽波導(dǎo)，尖劈形匹配負(fù)載(3)是干負(fù)載，用石墨或其它強(qiáng)烈吸收微波、毫米波、亞毫米波的固體材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率圓形槽波導(dǎo)，其特征在于尖劈形匹配負(fù)載(3)對于中、高功率的圓形槽波導(dǎo)，尖劈形匹配負(fù)載(3)是水負(fù)載，用石英玻璃吹制成所需的形狀，并設(shè)有進(jìn)、出水管，經(jīng)過進(jìn)、出水管通以流水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或所述的高功率圓形槽波導(dǎo)，其特征在于尖劈形匹配負(fù)載(3)可以制成一個整體結(jié)構(gòu)，也可以橫向分割成獨(dú)立的多段，或制成一個個獨(dú)立的子錐體分布於介質(zhì)條的內(nèi)側(cè)壁。
全文摘要
高功率圓形槽波導(dǎo)是一種在微波通信、微波雷達(dá)中應(yīng)用的微波部件，包括絕緣條、金屬平板、螺栓，在圓形槽波導(dǎo)的兩金屬平板2、5之間的兩側(cè)絕緣條1旁，還分別設(shè)有尖劈形匹配負(fù)載3，該兩尖劈形匹配負(fù)載3的尖劈端31沿圓形槽波導(dǎo)的軸線方向朝向圓形槽波導(dǎo)的內(nèi)空間，尖劈的長度是所使用的電磁波工作半波長的整數(shù)倍。對于小功率的圓形槽波導(dǎo)，尖劈形匹配負(fù)載3是干負(fù)載，對于中、高功率的圓形槽波導(dǎo)，尖劈形匹配負(fù)載3是水負(fù)載，該圓形槽波導(dǎo)既能抵消邊緣場和高次模的反射從而不影響圓形槽波導(dǎo)內(nèi)主模的工作，又能全部吸收穿透進(jìn)入尖劈形匹配負(fù)載的電磁波，消除逸出波導(dǎo)的電磁波污染空間的危害。
文檔編號H01P3/127GK1487623SQ0315293
公開日2004年4月7日 申請日期2003年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月4日
發(fā)明者楊鴻生 申請人:東南大學(xué)