双脊扩频波导同轴转换器的制作方法

1.本发明涉及微波通信用器件技术领域，尤其涉及一种双脊扩频波导同轴转换器。


背景技术：

2.微波通讯领域中，波导-同轴转换是一个重要的连接器件，用来实现波导信号与同轴信号之间的相互转换，在天线，发射机，接收机，载波终端等设备中均用到了波导-同轴转换接头。电压驻波比（vswr）是波同转换器件的重要指标。随着微波通信技术的日益发展，对波导同轴转换器的承受功率和频带宽度的要求越来越高。现有技术中的波导同轴转换器的带宽较窄，且现有技术中的波导同轴转换器需添加调钉来实现阻抗匹配，造成结构复杂。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是如何提供一种带宽较宽，并能够实现电磁波平衡-不平衡传输的双脊扩频波导同轴转换器。
4.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种双脊扩频波导同轴转换器，包括同轴连接器、盖板和波导，所述波导包括上腔体和下腔体，所述上腔体与所述下腔体固定后形成左右两端具有开口的波导腔，所述盖板用于将所述波导腔的左侧端口封闭，所述同轴连接器固定到所述上腔体上，所述上腔体的内表面形成有上脊，所述下腔体的上表面形成有下脊，所述上脊与所述下脊相对设置，且两者之间保持有距离，中心柱的上端依次经所述下腔体的下脊以及上腔体的上脊后插入到所述同轴连接器内，所述中心柱的下端固定再所述下腔体的外侧。
5.进一步的技术方案在于：所述上腔体在靠近盖板的一端的上表面形成有用于固定同轴连接器的第一安装凸台，所述第一安装凸台的中心形成有第一通孔，与所述第一通孔相对应的所述上腔体上形成有第二通孔，所述第二通孔贯穿所述上脊的左侧端部。
6.进一步的技术方案在于：所述上腔体上形成有上半波导腔，所述上半波导腔的上内壁包括第一水平面、第一倾斜面以及第二水平面，所述第一水平面从所述波导腔的右侧端口向其左侧延伸，并经所述第一倾斜面与所述第二水平面连接，所述第一倾斜面的高度逐渐降低。
7.进一步的技术方案在于：所述上脊沿所述上半波导腔的上内壁横向设置，所述上脊包括上第一段脊、上第二段脊以及上第三段脊，所述上第一段脊水平的设置在所述第一水平面上，且所述上第一段脊从所述波导腔的右侧端口向其左侧端口延伸，并经所述上第二段脊与所述上第三段脊的一端连接，所述上第三段脊的左侧端部延伸至所述第二水平面的中部，所述上第二段脊与所述第一倾斜面平行设置，所述上第三段脊与所述第二水平面平行设置。
8.进一步的技术方案在于：所述第二通孔从上到下依次穿过所述上腔体的外侧壁以及所述上第三段脊，所述中心柱的上部的直径小于所述第二通孔的内径，使得当所述中心柱的上端插入到所述上腔体时所述中心柱不与所述上腔体接触，所述上第三段脊的左侧端
部形成有凸台，所述凸台使得所述第二通孔的下部形成部分半孔。
9.进一步的技术方案在于：所述下腔体在靠近所述盖板的一端的下表面形成有用于固定中心柱的第二安装凸台，所述第二安装凸台上形成有凹槽，所述凹槽的中心形成有第三通孔，与所述第三通孔相对应的所述下腔体上形成有第四通孔，所述第四通孔为台阶孔，与所述中心柱的下部相适配，所述第四通孔贯穿所述下脊的左侧端部，所述第四通孔与所述第二通孔相对设置，所述中心柱的上端经所述第三通孔进入所述下腔体，再经所述第四通孔穿出所述下腔体，之后经所述第二通孔后经所述第一通孔穿出所述上腔体，最后使所述中心柱的上端进入所述同轴连接器。
10.进一步的技术方案在于：所述下腔体上形成有下半波导腔，所述下半波导腔的下内壁包括第三水平面、第二倾斜面以及第四水平面，所述第三水平面从所述波导腔的右侧端口向其左侧延伸，并经所述第二倾斜面与所述第四水平面连接，所述第二倾斜面的高度逐渐升高。
11.进一步的技术方案在于：所述下脊沿所述下半波导腔的下内壁横向设置，所述下脊包括下第一段脊、下第二段脊以及下第三段脊，所述下第一段脊水平的设置在所述第三水平面上，且所述下第一段脊从所述波导腔的右侧端口向其左侧端口延伸，并经所述下第二段脊与所述下第三段脊的一端连接，所述下第三段脊的左侧端部延伸至所述第四水平面的中部，所述下第二段脊与所述第二倾斜面平行设置，所述下第三段脊与所述第四水平面平行设置。
12.进一步的技术方案在于：所述第四通孔从下到上依次穿过所述下腔体的外侧壁以及所述下第三段脊，所述中心柱的中下部与所述第四通孔相适配，使得当所述中心柱的中部插入到所述下腔体时所述中心柱与所述下脊接触，所述下第三段脊的左侧端部形成有凸台，所述凸台使得所述第四通孔的上部形成部分半孔。
13.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：相较于标准的波导-同轴转换结构，由于本技术的波导中设置了双脊，使波导本身具有比较宽的带宽，双脊波导到同轴的转换结构可以实现更宽的工作带宽。 双脊波导中由脊结构起到阻抗匹配的作用，因此在转换部分无需添加调钉来实现阻抗匹配。同轴结构的内导体（中心柱）直接与脊波导的下脊相连接，实现了电磁波平衡-不平衡传输的转换。
14.由于波导的主模截止频率（低频频率）主要受矩形（波导）的长边，也就是 a 边尺寸的影响，因此通过设置相关的倾斜面来缩减 b边（短边）尺寸，对于波导的主模截止频率影响很小；同时窄 b 边结构，可减小矩形波导的口面尺寸，改变波导口面的长宽比，可在一定程度上提高高次模的截止频率（高频频率） ，从而达到进一步扩展带宽的目的，因此，利用窄b边结构进一步拓展高频带宽，实现转换结构的超宽带工作状态。
附图说明
15.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
16.图1是本发明实施例所述转换器的立体结构示意图；图2是本发明实施例所述转换器的主视结构示意图；图3是本发明实施例所述转换器的左视结构示意图；图4是本发明实施例所述转换器的右视结构示意图；
图5是本发明实施例所述转换器的剖视结构示意图；图6是本发明实施例所述转换器中上腔体的结构示意图；图7是本发明实施例所述转换器中上腔体的放大结构示意图；图8是本发明实施例所述转换器中下腔体的结构示意图；图9是本发明实施例所述转换器中下腔体的放大结构示意图；其中：1、同轴连接器；2、盖板；3、上腔体；31、第一安装凸台32、第一通孔；33、第二通孔；34、第一水平面；35、第一倾斜面；36、第二水平面；4、下腔体；41、第二安装凸台；42、第三通孔；43、第四通孔；44、第三水平面；45、第二倾斜面；46、第四水平面；5、上脊；51、上第一段脊；52、上第二段脊；53、上第三段脊；6、下脊；61、下第一段脊；62、下第二段脊；63、下第三段脊；7、中心柱；8、定位销钉。
具体实施方式
17.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
19.如图1-图9所示，本发明实施例公开了一种双脊扩频波导同轴转换器，包括同轴连接器1、盖板2和波导，所述同轴连接器1、盖板2和波导都使用金属材料进行制作，优选使用黄铜材料进行制作。所述波导包括上腔体3和下腔体4，所述上腔体3与所述下腔体4之间通过相互配合的螺钉与螺孔固定到一起。所述上腔体3与所述下腔体4固定后在其内部形成左右两端具有开口的波导腔，上腔体3上形成有上半波导腔，下腔体4上形成有下半波导腔，所述上半波导腔与所述下半波导腔组合形成完整的波导腔。
20.所述盖板2用于将所述波导腔的左侧端口封闭，优选的，所述盖板通过螺钉固定到所述波导的左端，将所述波导腔的左侧端口封闭，使得电磁波从所述波导腔的右侧端口进入后传输给所述同轴转换器1。所述同轴连接器1固定到所述上腔体3上，所述上腔体3的下表面形成有上脊5，所述下腔体4的上表面形成有下脊6，所述上脊5与所述下脊6相对设置，且两者之间保持有距离，也就是说所述上脊5与所述下脊6不相互接触。中心柱7（同轴内导体）的上端依次经所述下腔体4的下脊6以及上腔体3的上脊5后插入到所述同轴连接器1内，所述中心柱7的下端固定在所述下腔体4的外侧。
21.进一步的，如图5、图6以及图7所示，所述上脊5和下脊6沿所述上腔体3和所述下腔体4的左右方向延伸，且所述上脊5和下脊6位于所述波导前后方向的中间。所述上腔体3在靠近盖板2的一端的上表面形成有用于固定同轴连接器1的第一安装凸台31，所述同轴连接器1通过螺钉固定到所述第一安装凸台31上，所述同轴连接器1可根据需要进行安装和拆卸。如图7所示，所述第一安装凸台31的中心形成有第一通孔32，与所述第一通孔32相对应的所述上腔体3上形成有第二通孔33，一般的，所述第一通孔32贯穿所述第一安装凸台31，其下侧为所述第二通孔33，所述第二通孔33贯穿所述上脊5的左侧端部。
22.进一步的，如图6和7所示，其中图7为所述上腔体3翻转后的放大结构示意图，所述上腔体3上形成有上半波导腔，图8中上腔体3的开口朝上，实际上，在所述转换器中所述上腔体3的开口朝下。所述上半波导腔的上内壁包括第一水平面34、第一倾斜面35以及第二水平面36，第一水平面34、第一倾斜面35以及第二水平面36为三个连续的面，所述第一水平面34从所述波导腔的右侧端口向其左侧延伸，并经所述第一倾斜面35与所述第二水平面36连接，所述第一倾斜面35的高度逐渐降低（使用状态时，并不是图8所表示的状态）。
23.进一步的，如图7所示，所述上脊5沿所述上半波导腔的上内壁横向设置，所述上脊5包括上第一段脊51、上第二段脊52以及上第三段脊53，上第一段脊51、上第二段脊52以及上第三段脊53连续设置，中间没有空隙。其中，所述上第一段脊51水平的设置在所述第一水平面34上，且所述上第一段脊51从所述波导腔的右侧端口向其左侧端口延伸，并经所述上第二段脊52与所述上第三段脊53的一端连接。所述上第三段脊53的左侧端部延伸至所述第二水平面36的中部，所述上第二段脊52与所述第一倾斜面35平行设置，所述上第三段脊53与所述第二水平面36平行设置。
24.进一步的，如图5、图6-图7所示，所述第二通孔33从上到下依次穿过所述上腔体3的外侧壁以及所述上第三段脊53，所述中心柱7的上部的直径小于所述第二通孔33的内径，使得当所述中心柱7的上端插入到所述上腔体3时所述中心柱7不与所述上腔体3接触。所述上第三段脊53的左侧端部形成有凸台（也就是说其最左侧设置有缺口，通过缺口形成所述凸台），所述凸台使得所述第二通孔33的下部形成部分半孔。
25.进一步的，如图5、图8以及图9所示，所述下腔体4在靠近所述盖板2的一端的下表面形成有用于固定中心柱的第二安装凸台41，所述第二安装凸台41上形成有凹槽，所述凹槽的中心形成有第三通孔42，所述中心柱7的外侧端部固定在所述第二安装凸台41上的第三通孔42内，一般情况，所述第三通孔42贯穿所述第二安装凸台。与所述第三通孔42相对应的所述下腔体4上形成有第四通孔43，所述第四通孔43为台阶孔，与所述中心柱7的下部相适配，当所述中心柱7插入到所述第三通孔42和第四通孔43中时，所述中心柱的下部和中部依次与所述第三通孔42的内壁以及所述第四通孔43的内壁接触。所述第四通孔43贯穿所述下脊6的左侧端部，所述第四通孔43与所述第二通孔33相对设置，所述中心柱7的上端经所述第三通孔42进入所述下腔体4，再经所述第四通孔43穿出所述下腔体4，之后经所述第二通孔33后经所述第一通孔32穿出所述上腔体3，最后使所述中心柱7的上端进入所述同轴连接器1。
26.进一步的，如图8和9所示，其中图9为所述下腔体4的放大结构示意图，所述下腔体4上形成有下半波导腔，所述下半波导腔的下内壁包括第三水平面44、第二倾斜面45以及第四水平面46，第三水平面44、第二倾斜面45以及第四水平面46连续设置，中间没有间隔。所述第三水平面44从所述波导腔的右侧端口向其左侧延伸，并经所述第二倾斜面45与所述第四水平面46连接，所述第二倾斜面45的高度逐渐升高。第一倾斜面35以及第二倾斜面45的设置降低了波导腔体的宽边（b边）的长度。
27.进一步的，如图9所示，所述下脊6沿所述下半波导腔的下内壁横向设置，所述下脊包括下第一段脊61、下第二段脊62以及下第三段脊63，下第一段脊61、下第二段脊62以及下第三段脊63连续设置，中间没有间隔。所述下第一段脊61水平的设置在所述第三水平面44上，且所述下第一段脊61从所述波导腔的右侧端口向其左侧端口延伸，并经所述下第二段
脊62与所述下第三段脊63的一端连接，所述下第三段脊63的左侧端部延伸至所述第四水平面46的中部，所述下第二段脊62与所述第二倾斜面45平行设置，所述下第三段脊63与所述第四水平面46平行设置。
28.进一步的，如图9所示，所述第四通孔43从下到上依次穿过所述下腔体4的外侧壁以及所述下第三段脊63，所述中心柱7的中下部与所述第四通孔43相适配，使得当所述中心柱7的中部插入到所述下腔体4时所述中心柱7与所述下脊6接触，所述下第三段脊63的左侧端部形成有凸台（也就是说其最左侧设置有缺口，通过缺口形成所述凸台），所述凸台使得所述第四通孔43的上部形成部分半孔。
29.如图1所示，本技术所述转换器中，在上腔体的右端以及下腔体的右端形成有法兰连接部，所述法兰连接部上设置有定位销钉孔以及连接孔，所述定位销钉孔内设置有定位销钉，用于安装时对所述转换器定位，使其安装更方便。
30.相较于标准的波导-同轴转换结构，由于本技术的波导中设置了双脊（上脊5和下脊6），使波导本身具有比较宽的带宽，双脊波导到同轴的转换结构可以实现更宽的工作带宽。 双脊波导中由脊结构起到阻抗匹配的作用，因此在转换部分无需添加调钉来实现阻抗匹配。同轴结构的内导体（中心柱7）直接与脊波导的下脊6相连接，实现了电磁波平衡-不平衡传输的转换。
31.由于波导的主模截止频率（低频频率）主要受矩形波导的长边，也就是 a 边尺寸的影响，因此通过设置相关的倾斜面来缩减 b边（短边）尺寸，对于波导的主模截止频率影响很小；同时窄 b 边结构，可减小矩形波导的口面尺寸，改变波导口面的长宽比，可在一定程度上提高高次模的截止频率（高频频率） ，从而达到进一步扩展带宽的目的，因此，利用窄b边结构进一步拓展高频带宽，实现转换结构的超宽带工作状态。

技术特征：
1.一种双脊扩频波导同轴转换器，其特征在于：包括同轴连接器（1）、盖板（2）和波导，所述波导包括上腔体（3）和下腔体（4），所述上腔体（3）与所述下腔体（4）固定后在其内部形成左右两端具有开口的波导腔，所述盖板（2）用于将所述波导腔的左侧端口封闭，所述同轴连接器（1）固定到所述上腔体（3）上，所述上腔体（3）的下表面形成有上脊（5），所述下腔体（4）的上表面形成有下脊（6），所述上脊（5）与所述下脊（6）相对设置，且两者之间保持有距离，中心柱（7）的上端依次经所述下腔体（4）的下脊（6）以及上腔体（3）的上脊（5）后插入到所述同轴连接器（1）内，所述中心柱（7）的下端固定在所述下腔体（4）的外侧。2.如权利要求1所述的双脊扩频波导同轴转换器，其特征在于：所述上脊（5）和下脊（6）沿所述上腔体（3）和所述下腔体（4）的左右方向延伸，且所述上脊（5）和下脊（6）位于所述波导前后方向的中间。3.如权利要求1所述的双脊扩频波导同轴转换器，其特征在于：所述上腔体（3）在靠近盖板（2）的一端的上表面形成有用于固定同轴连接器（1）的第一安装凸台（31），所述第一安装凸台（31）的中心形成有第一通孔（32），与所述第一通孔（32）相对应的所述上腔体（3）上形成有第二通孔（33），所述第二通孔（33）贯穿所述上脊（5）的左侧端部。4.如权利要求3所述的双脊扩频波导同轴转换器，其特征在于：所述上腔体（3）上形成有上半波导腔，所述上半波导腔的上内壁包括第一水平面（34）、第一倾斜面（35）以及第二水平面（36），所述第一水平面（34）从所述波导腔的右侧端口向其左侧延伸，并经所述第一倾斜面（35）与所述第二水平面（36）连接，所述第一倾斜面（35）的高度逐渐降低。5.如权利要求4所述的双脊扩频波导同轴转换器，其特征在于：所述上脊（5）沿所述上半波导腔的上内壁横向设置，所述上脊（5）包括上第一段脊（51）、上第二段脊（52）以及上第三段脊（53），所述上第一段脊（51）水平的设置在所述第一水平面（34）上，且所述上第一段脊（51）从所述波导腔的右侧端口向其左侧端口延伸，并经所述上第二段脊（52）与所述上第三段脊（53）的一端连接，所述上第三段脊（53）的左侧端部延伸至所述第二水平面（36）的中部，所述上第二段脊（52）与所述第一倾斜面（35）平行设置，所述上第三段脊（53）与所述第二水平面（36）平行设置。6.如权利要求5所述的双脊扩频波导同轴转换器，其特征在于：所述第二通孔（33）从上到下依次穿过所述上腔体（3）的外侧壁以及所述上第三段脊（53），所述中心柱（7）的上部的直径小于所述第二通孔（33）的内径，使得当所述中心柱（7）的上端插入到所述上腔体（3）时所述中心柱（7）不与所述上腔体（3）接触，所述上第三段脊（53）的左侧端部形成有凸台，所述凸台使得所述第二通孔（33）的下部形成部分半孔。7.如权利要求3所述的双脊扩频波导同轴转换器，其特征在于：所述下腔体（4）在靠近所述盖板（2）的一端的下表面形成有用于固定中心柱的第二安装凸台（41），所述第二安装凸台（41）上形成有凹槽，所述凹槽的中心形成有第三通孔（42），与所述第三通孔（42）相对应的所述下腔体（4）上形成有第四通孔（43），所述第四通孔（43）为台阶孔，与所述中心柱（7）的下部相适配，所述第四通孔（43）贯穿所述下脊（6）的左侧端部，所述第四通孔（43）与所述第二通孔（33）相对设置，所述中心柱（7）的上端经所述第三通孔（42）进入所述下腔体（4），再经所述第四通孔（43）穿出所述下腔体（4），之后经所述第二通孔（33）后经所述第一通孔（32）穿出所述上腔体（3），最后使所述中心柱（7）的上端进入所述同轴连接器（1）。8.如权利要求7所述的双脊扩频波导同轴转换器，其特征在于：所述下腔体（4）上形成
有下半波导腔，所述下半波导腔的下内壁包括第三水平面（44）、第二倾斜面（45）以及第四水平面（46），所述第三水平面（44）从所述波导腔的右侧端口向其左侧延伸，并经所述第二倾斜面（45）与所述第四水平面（46）连接，所述第二倾斜面（45）的高度逐渐升高。9.如权利要求8所述的双脊扩频波导同轴转换器，其特征在于：所述下脊（6）沿所述下半波导腔的下内壁横向设置，所述下脊包括下第一段脊（61）、下第二段脊（62）以及下第三段脊（63），所述下第一段脊（61）水平的设置在所述第三水平面（44）上，且所述下第一段脊（61）从所述波导腔的右侧端口向其左侧端口延伸，并经所述下第二段脊（62）与所述下第三段脊（63）的一端连接，所述下第三段脊（63）的左侧端部延伸至所述第四水平面（46）的中部，所述下第二段脊（62）与所述第二倾斜面（45）平行设置，所述下第三段脊（63）与所述第四水平面（46）平行设置。10.如权利要求9所述的双脊扩频波导同轴转换器，其特征在于：所述第四通孔（43）从下到上依次穿过所述下腔体（4）的外侧壁以及所述下第三段脊（63），所述中心柱（7）的中下部与所述第四通孔（43）相适配，使得当所述中心柱（7）的中部插入到所述下腔体（4）时所述中心柱（7）与所述下脊（6）接触，所述下第三段脊（63）的左侧端部形成有凸台，所述凸台使得所述第四通孔（43）的上部形成部分半孔。

技术总结
本发明公开了一种双脊扩频波导同轴转换器，涉及微波通信用器件技术领域。所述转换器包括同轴连接器、盖板和波导，所述波导包括上腔体和下腔体，所述上腔体与所述下腔体固定后形成左右两端具有开口的波导腔，所述盖板用于将所述波导腔的左侧端口封闭，所述同轴连接器固定到所述上腔体上，所述上腔体的内表面形成有上脊，所述下腔体的上表面形成有下脊，所述上脊与所述下脊相对设置，且两者之间保持有距离，中心柱的上端依次经所述下腔体的下脊以及上腔体的上脊后插入到所述同轴连接器内，所述中心柱的下端固定再所述下腔体的外侧。所述转换器能够实现电磁波平衡-不平衡传输，且带宽较宽。较宽。较宽。


技术研发人员：胡南 刘爽 刘建睿 赵丽新 谢文青
受保护的技术使用者：北京星英联微波科技有限责任公司
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/8/24