一种小型化波导阻抗匹配装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种小型化波导阻抗匹配装置，包括：第一波导管、阻抗匹配渐变波导、第二波导辐射端口；第一波导管内充满高介电常数介质体；阻抗匹配渐变波导的一端同轴套接于第一波导管上，另一端同轴连接第二波导辐射端口；第一波导管穿过阻抗匹配渐变波导并伸入第二波导辐射端口内，且第一波导管伸入第二波导辐射端口内的部分低于第二波导辐射端口的轴向长度，形成第一波导管与第二波导辐射端口之间的阻抗匹配。在金属喇叭形阻抗匹配渐变波导及圆柱形脊波导辐射端口内引入第一波导管中的高介电常数介质体，通过调谐喇叭形金属阻抗匹配渐变波导两个端口的口径及轴向长度、和第一波导管伸入第二波导辐射端口内部的轴向长度，实现阻抗匹配。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波与天线
，具体地，涉及一种小型化波导阻抗匹配装置。
技术介绍
在微波器件设计中，传输线的特性至关重要，通常微波器件的尺寸大小和电性能特性是由传输线的导波系统决定。在导波系统中，金属波导(waveguide)是一种空心金属管，管内填充介质，具有导体损耗小、功率容量大、结构简单、没有辐射损耗等优点。普通金属波导一般填充的介质为空气(或真空状态)，但某些微波器件包含高介电常数介质体，且高介电常数介质体嵌于金属波导管内，形成填充高介电常数介质体的金属波导，被填充介质的介电常数ε一般大于空气状态下的介电常数，例如金属圆波导，在传输相同频率微波、同等性能的前提下，则其直径近似于填充空气由于端口大小的差异，导致填充高介电常数金属波导在与普通金属波导相连时，两个端口之间阻抗失配，需引入相应的阻抗匹配技术，才能正常工作。在导波系统中，填充高介电常数介质体的金属波导与填充空气(或真空)介质之间常用的阻抗匹配方案是阶梯阻抗匹配法，这种匹配方法通常是在填充介质的介电常数ε与空气介质中选取介电常数为ε1、ε2......的介质，其中ε＞ε1＞ε2......＞1，这样可使高介电常数介质体的金属波导口径逐渐渐变到与普通金属波导口径大小相仿，通过优化后实现与填充空气介质的金属波导阻抗匹配，这种匹配方法不仅匹配过渡端部分体积大，需要的介质类型多，工艺实现难度大，成本高，且阻抗匹配性能与填充介电常数为ε介质的金属波导长度休戚相关，导致此匹配方法在实际应用中局限性很明显。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种小型化波导阻抗匹配装置。根据本专利技术提供的一种小型化波导阻抗匹配装置，包括：第一波导管、阻抗匹配渐变波导、第二波导辐射端口；所述第一波导管内充满高介电常数介质体；所述阻抗匹配渐变波导的一端同轴套接于所述第一波导管上，另一端同轴连接所述第二波导辐射端口；所述第一波导管穿过所述阻抗匹配渐变波导并伸入所述第二波导辐射端口内，且所述第一波导管伸入所述第二波导辐射端口内的部分低于所述第二波导辐射端口的轴向长度，形成所述第一波导管与所述第二波导辐射端口之间的阻抗匹配。作为一种优化方案，所述第一波导管、阻抗匹配渐变波导、第二波导辐射端口都为金属波导。作为一种优化方案，所述阻抗匹配渐变波导与所述第一波导管对应连接的一端呈渐扩状靠近与所述第二波导辐射端口对应连接的所述另一端。作为一种优化方案，所述阻抗匹配渐变波导的内壁形成一渐变波导腔，所述渐变波导腔内壁与第一波导管之间设有间隙，所述间隙越靠近所述第二波导辐射端口越厚。作为一种优化方案，所述间隙为空气间隙。作为一种优化方案，所述阻抗匹配渐变波导的两端形状分别与所述第一波导管、第二波导辐射端口的形状对应。作为一种优化方案，所述第一波导管为柱状，且所述第一波导管的横截面形状是矩形、或方形、或圆形。作为一种优化方案，所述阻抗匹配渐变波导的两端之间形成的渐变是矩形端口之间的渐变、或方形端口之间的渐变、或圆柱形端口之间的渐变、或在矩形、方形、圆形三种端口中任两种相互之间的渐变。作为一种优化方案，所述第二波导辐射端口为脊波导辐射端口、或圆波导辐射端口、或矩形波导辐射端口。作为一种优化方案，所述第一波导管、阻抗匹配渐变波导、第二波导辐射端口的横截面都是中心对称形状。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术填充高介电常数介质体的第一波导管穿设于呈喇叭形的金属的阻抗匹配渐变波导中，并延伸至第二波导辐射端口内部。有效地避免了金属喇叭形阻抗匹配渐变波导在设计频率范围内截止，可有效传输预设频率的微波信号，实现波导阻抗匹配器的小型化。在金属喇叭形阻抗匹配渐变波导及圆柱形脊波导辐射端口内引入第一波导管中的高介电常数介质体，通过调谐喇叭形金属阻抗匹配渐变波导两个端口的口径及轴向长度、
和第一波导管伸入第二波导辐射端口内部的轴向长度，实现阻抗匹配。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：图1是可选的一种一种小型化波导阻抗匹配装置结构示意图；图2a-图2b是可选的一种作为第二波导辐射端口的脊波导辐射端口结构示意图；图3a-图3b是可选的一种阻抗匹配渐变波导结构示意图；图4a-图4b是可选的一种第一波导管结构示意图；图5是本专利技术实施示例在中心频点的辐射方向示意图；图6分别是本专利技术实施示例在设计带宽内的驻波比示意图。图中1-第二波导辐射端口，2-阻抗匹配渐变波导，3-第一波导管，31-高介电常数介质体。具体实施方式下文结合附图以具体实施例的方式对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，还可以使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本专利技术的范围和实质。在本专利技术提供的一种小型化波导阻抗匹配装置的实施例中，如图1所示，包括：第一波导管3、阻抗匹配渐变波导2、第二波导辐射端口1；所述第一波导管3内充满高介电常数介质体31；所述阻抗匹配渐变波导2的一端同轴套接于所述第一波导管3上，另一端同轴连接所述第二波导辐射端口1；所述第一波导管3穿过所述阻抗匹配渐变波导2并伸入所述第二波导辐射端口1内，且所述第一波导管3伸入所述第二波导辐射端口1内的部分低于所述第二波导辐射端口1的轴向长度，形成所述第一波导管3与所述第二波导辐射端口1之间的阻抗匹配。本实施例中所述阻抗匹配渐变波导2的两端分别与第一波导管3、第二波导辐射端口1连接，且两端的端口形状不同，两端之间的外壁呈渐变状。作为一种实施例，所述第一波导管3、阻抗匹配渐变波导2、第二波导辐射端口1
都为金属波导。作为一种实施例，所述阻抗匹配渐变波导2与所述第一波导管3对应连接的一端呈渐扩状靠近与所述第二波导辐射端口1对应连接的所述另一端。如图1所示的阻抗匹配渐变波导2为喇叭形状，一端小，另一端大，小的一端套设在第一波导管3上，大的一端则与第二波导辐射端口1连接。图1中的第二波导辐射端口1为脊波导端口，外壁为圆柱形，阻抗匹配渐变波导2大的一端则设为与该脊波导端口底端相对应的圆形。由于阻抗匹配渐变波导2的渐变形状，本专利技术通过阻抗匹配渐变波导2实现了第一波导管3与第二波导辐射端口1之间的阻抗匹配。作为一种实施例，所述阻抗匹配渐变波导2的内壁形成一渐变波导腔，所述渐变波导腔内壁与第一波导管3之间设有间隙，所述间隙越靠近所述第二波导辐射端口1越厚。本实施例中渐变波导腔与第一波导之间的间隙可以设置不同介电常数的介质。作为一种实施例，所述间隙为空气间隙。作为一种实施例，所述阻抗匹配渐变波导2的两端形状分别与所述第一波导管3、第二波导辐射端口1的形状对应。作为一种实施例，如图4a-图4b所示，所述第一波导管3为柱状，且所述第一波导管3的横截面形状是矩形、或方形、或圆形。作为一种实施例，如图3a-图3b所示，所述阻抗匹配渐变波导2的两端之间形成的渐变是矩形端口之间的渐变、或方形端口之间的渐变、或圆柱形端口之间的渐变、或在矩形、方形、圆形三种端口中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型化波导阻抗匹配装置，其特征在于，包括：第一波导管、阻抗匹配渐变波导、第二波导辐射端口；所述第一波导管内充满高介电常数介质体；所述阻抗匹配渐变波导的一端同轴套接于所述第一波导管上，另一端同轴连接所述第二波导辐射端口；所述第一波导管穿过所述阻抗匹配渐变波导并伸入所述第二波导辐射端口内，且所述第一波导管伸入所述第二波导辐射端口内的部分低于所述第二波导辐射端口的轴向长度，形成所述第一波导管与所述第二波导辐射端口之间的阻抗匹配。

【技术特征摘要】
1.一种小型化波导阻抗匹配装置，其特征在于，包括：第一波导管、阻抗匹配渐变波导、第二波导辐射端口；所述第一波导管内充满高介电常数介质体；所述阻抗匹配渐变波导的一端同轴套接于所述第一波导管上，另一端同轴连接所述第二波导辐射端口；所述第一波导管穿过所述阻抗匹配渐变波导并伸入所述第二波导辐射端口内，且所述第一波导管伸入所述第二波导辐射端口内的部分低于所述第二波导辐射端口的轴向长度，形成所述第一波导管与所述第二波导辐射端口之间的阻抗匹配。2.根据权利要求1所述的一种小型化波导阻抗匹配装置，其特征在于，所述第一波导管、阻抗匹配渐变波导、第二波导辐射端口都为金属波导。3.根据权利要求1所述的一种小型化波导阻抗匹配装置，其特征在于，所述阻抗匹配渐变波导与所述第一波导管对应连接的一端呈渐扩状靠近与所述第二波导辐射端口对应连接的所述另一端。4.根据权利要求1或3所述的一种小型化波导阻抗匹配装置，其特征在于，所述阻抗匹配渐变波导的内壁形成一渐变波导腔，所述渐变波导腔内壁与第一波导管之间设有间隙，所述间隙越靠近所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令兵，乔洋，谢少彪，孙竹，陈银平，顾朝武，
申请(专利权)人：上海航天测控通信研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31