ka波段端接型波导同轴转换器及装配方法
技术领域
1.本发明涉及波导同轴转换设备技术领域，尤其涉及一种ka波段端接型波导同轴转换器及装配方法。
背景技术：2.ka波段波导-同轴转换器是一种广泛用于各类微波毫米波系统中的关键传输线过渡结构，特别是在有源相控阵天线系统中，常用于波导阵列天线与收发模块信号互连。随着相控阵雷达发展，对波导同轴转换的工作频率、带宽、尺寸等都提出了更高的要求。现有的ka波段端接型波导-同轴转换器由于加工精度误差和装配误差会导致性能急剧恶化，如附图6所示回波损耗无法实现全频段-20db的指标。
技术实现要素：3.本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中传统端接波导-同轴转换器由于装配和加工误差造成的性能恶化的技术问题。本发明提供一种ka波段端接型波导同轴转换器，设计了可调式的波导腔体，以及通过射频绝缘子来替代传统的金属长针连接同轴接头和波导，使得部件安装变得简单高效并且大大改善产品性能稳定性，并且只需使用通用的调谐螺钉对波导内电磁场进行扰动即可完成性能的优化。极大地提高了安装效率，减少了由于装配和加工误差造成的性能恶化。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种ka波段端接型波导同轴转换器，包括：
5.波导管，所述波导管具有前后贯通的腔体，所述波导管的前部设置有连接部；
6.波导后端盖，所述波导后端盖固设在所述波导管的后端面上，波导后端盖对应所述波导管的腔体位置设置有绝缘子安装孔；
7.连接器，所述连接器固设在所述波导后端盖的后端；
8.射频绝缘子，所述射频绝缘子的一端安装在绝缘子安装孔中，所述射频绝缘子的另一端插接在所述连接器中。
9.进一步地，所述腔体的前端为矩形腔，所述腔体的后端为阶梯腔，所述阶梯腔的纵向截面由前至后逐步减小。
10.进一步地，为了更适合宽带传输，所述阶梯腔具有三级台阶，靠近矩形腔的为第一台阶，向后依次为第二台阶和第三台阶，三个台阶的高度从前向后方向依次递增，各阶梯参数由三维电磁仿真得到。
11.进一步地，所述连接器包括螺纹外壳以及设置在外壳内的导体。
12.进一步地，所述绝缘子安装孔包括大直径段和小直径段，所述射频绝缘子的主体插接在大直径段内，所述射频绝缘子长针同轴设置在小孔内，所述射频绝缘子的短针插接在所述导体内。
13.进一步地，所述波导管的上端面上设置有通孔，所述通孔连通所述腔体，所述通孔
插接有调谐螺钉，通用的调谐螺钉对波导内电磁场进行扰动即可完成性能的优化。
14.进一步地，所述通孔为三个，三个通孔沿波导管的长度方向依次排列，三个通孔上均设置有调谐螺钉。
15.进一步地，为了便于波导后端盖和波导管的安装，所述波导后端盖和所述波导管的后端面通过销轴连接。
16.进一步地，所述连接部为四孔法兰。
17.本发明的有益效果是，本发明的ka波段端接型波导同轴转换器，采用了全波电磁场仿真的三阶梯式单脊波导结构，此结构以及其优化结构参数保证了在全ka波段内的同轴端和波导端的完美阻抗匹配，从而使得基于本发明的ka波段端接型波导-同轴转换器具有出众的宽带插入和反射损耗性能；本发明使用了射频绝缘子来替代传统的金属长针连接同轴接头和波导，使得部件安装变得简单高效并且大大改善产品性能稳定性。本发明设计了可调式的波导腔体，使用通用的调谐螺钉即可完成性能的优化，极大地提高了安装效率，补偿和减少了难以完全避免的装配和加工误差造成的性能偏差和恶化；本发明独特的机械设计，得到的整个产品的精致尺寸和独特外形。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
19.图1是本发明的ka频段端接波导-同轴转换器外形示意图；
20.图2是本发明的ka频段端接波导-同轴转换器装配图；
21.图3是本发明的波导腔体剖视图和后视图；
22.图4是本发明的波导后端盖外形示意图；
23.图5是本发明的波导射频绝缘子的外形示意图；
24.图6是现有技术的vswr和插入损耗测试数据图；
25.图7是本发明实施例的vswr和插入损耗测试数据图。
26.图中：
27.10、波导管；11、腔体；111、矩形腔；112、阶梯腔；12、通孔；13、调谐螺钉；14、连接部；20、波导后端盖；21、绝缘子安装孔；22、销轴；30、连接器；40、射频绝缘子。
具体实施方式
28.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.如图1至图3所示，一种ka波段端接型波导同轴转换器，包括：波导管10、波导后端盖20、连接器30以及射频绝缘子40，波导管10具有前后贯通的腔体11，波导管10的前部设置有连接部14；波导后端盖20固设在波导管10的后端面上，波导后端盖20对应波导管10的腔体11位置设置有绝缘子安装孔21，连接器30固设在波导后端盖20的后端，射频绝缘子40的一端安装在绝缘子安装孔21中，射频绝缘子40的另一端插接在连接器30中，波导后端盖20如图4所示。
32.腔体11的前端为矩形腔111，腔体11的后端为阶梯腔112，阶梯腔112的纵向截面由前至后逐步减小，阶梯腔112具有三级台阶，靠近矩形腔111的为第一台阶，向后依次为第二台阶和第三台阶，三个台阶的高度从前向后方向依次递增，各阶梯参数由三维电磁仿真得到。
33.连接器30包括螺纹外壳以及设置在外壳内的导体，绝缘子安装孔21包括大直径段和小直径段，射频绝缘子40的主体插接在大直径段内，射频绝缘子40长针同轴设置在小孔内，射频绝缘子40的短针插接在导体内，射频绝缘子40如图5所示。
34.波导管10的上端面上设置有通孔12，通孔12连通腔体11，通孔12插接有调谐螺钉13，通孔12为三个，三个通孔12沿波导管10的长度方向依次排列，三个通孔12上均设置有调谐螺钉13。
35.波导后端盖20和波导管10的后端面通过销轴22连接，连接部14为四孔法兰。
36.实施例1
37.矩形腔111的长度为13.76mm，宽度7.12mm，高度3.56mm，匹配标准wr-28矩形波导的矩形槽宽度和高度，内部介质为空气，连接部14为标准wr-28四孔法兰，
38.阶梯腔112具有三级阶梯第一级台阶长度为2.59mm，宽度为1.96mm，高度为0.28mm，第二级台阶长度为2.21mm，宽度为1.96mm，高度为1.12mm；第二级台阶长度为1.5mm，宽度为1.96mm，高度为2.24mm，三个通孔12为标准m1.6螺纹孔，波导管10后端面上设有定位销孔，销孔为直径1mm的定位销孔，用于安装定位销钉，用于波导后端盖20和波导管10的后端面的连接，波导管10后端面上设有标准m2.5螺纹孔，用以和k型连接器30螺纹连接；
39.波导后端盖20长度15.88mm，宽度7.62mm，厚度2.54mm，端面上设有直径2.6mm通孔12，用于安装k型连接器30。
40.本技术的ka波段端接型波导同轴转换器，装配过程如下：
41.步骤一，将导电胶涂抹到射频绝缘子40本体表面，步骤二，将涂抹好的射频绝缘子40安装入波导后端盖20上，放入高温箱烘干固定；步骤三，将标准定位销钉一头插入烘干好的波导后端盖20，并且将销钉另一头插入波导管10上的销钉孔内；步骤四，将k型连接器30安装在波导后端盖20无销钉孔的另一侧，拧上标准螺钉，固定k型连接器30；步骤五，将3个调谐螺钉13分别拧入波导腔体11上端的通孔12；
42.通过以上5个装配步骤实现了ka波段端接波导同轴转换器的组装：k型连接器30、
波导后端盖20、射频绝缘子40与波导管10的完全配合。
43.需要注意的是，在步骤一中，射频绝缘子40采用市场上通用的射频绝缘子40，将导电胶均匀涂抹到射频绝缘子40本体粗端圆柱体表面，涂抹范围以达到粗端圆柱体长度2/3处位移。
44.在步骤二中，波导后端盖20开有与射频绝缘子40匹配的绝缘子安装孔21，将涂抹好的射频绝缘子40，缓缓放入绝缘子安装孔21，小心移动使绝缘子中心与安装孔中心同心，然后将其放入120℃的高温箱中烘20分钟，使绝缘子牢牢地固定在盖板上。
45.在步骤三中，将2枚标准直径1mm的定位销钉一头分别插入烘干好的波导后端盖20销孔里，并且将销钉另一头分别插入波导腔体11上所对应的定位销孔里面，使射频绝缘子40，波导盖板和波导腔体11有很高的装配精度。
46.在步骤四中，将波导后端盖20上裸露在外面的细端射频探针插入k型连接器30内导体中心，使用2枚标准m2.5螺钉，按顺序拧入后端盖板直径2.6mm通孔12和波导腔体11上的m2.5标准紧固螺纹孔，使k型连接器30、波导后端盖20和波导腔体11连接成一个整体。
47.在步骤五中，在波导腔体11顶部调谐螺纹孔上拧入3个标准的m1.6调谐螺钉13，通过控制螺钉拧入的深度来优化最佳的性能。
48.本实施例1的测试结果如图7所示，回波损耗在26.5-40ghz全频段内大于20db，产品性能优异远超同类产品。
49.本发明的ka波段端接型波导同轴转换器，采用了全波电磁场仿真的三阶梯式单脊波导结构，此结构以及其优化结构参数保证了在全ka波段内的同轴端和波导端的完美阻抗匹配，从而使得基于本发明的ka波段端接型波导-同轴转换器具有出众的宽带插入和反射损耗性能；本发明使用了射频绝缘子40来替代传统的金属长针连接同轴接头和波导，使得部件安装变得简单高效并且大大改善产品性能稳定性。本发明设计了可调式的波导腔体11，使用通用的调谐螺钉13即可完成性能的优化，极大地提高了安装效率，补偿和减少了难以完全避免的装配和加工误差造成的性能偏差和恶化；本发明独特的机械设计，得到的整个产品的精致尺寸和独特外形。
50.综上所述，本发明的ka波段端接型波导同轴转换器，产品安装简单，产品性能稳定性、一致性、可靠性得到有效提高。以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要如权利要求范围来确定其技术性范围。
技术特征：1.一种ka波段端接型波导同轴转换器，其特征在于，包括：波导管(10)，所述波导管(10)具有前后贯通的腔体(11)，所述波导管(10)的前部设置有连接部(14)；波导后端盖(20)，所述波导后端盖(20)固设在所述波导管(10)的后端面上，波导后端盖(20)对应所述波导管(10)的腔体(11)位置设置有绝缘子安装孔(21)；连接器(30)，所述连接器(30)固设在所述波导后端盖(20)的后端；射频绝缘子(40)，所述射频绝缘子(40)的一端安装在绝缘子安装孔(21)中，所述射频绝缘子(40)的另一端插接在所述连接器(30)中。2.如权利要求1所述的ka波段端接型波导同轴转换器，其特征在于，所述腔体(11)的前端为矩形腔(111)，所述腔体(11)的后端为阶梯腔(112)，所述阶梯腔(112)的纵向截面由前至后逐步减小。3.如权利要求2所述的ka波段端接型波导同轴转换器，其特征在于，所述阶梯腔(112)具有三级台阶，靠近矩形腔(111)的为第一台阶，向后依次为第二台阶和第三台阶，三个台阶的高度从前向后方向依次递增，各阶梯参数由三维电磁仿真得到。4.如权利要求1所述的ka波段端接型波导同轴转换器，其特征在于，所述连接器(30)包括螺纹外壳以及设置在外壳内的导体。5.如权利要求4所述的ka波段端接型波导同轴转换器，其特征在于，所述绝缘子安装孔(21)包括大直径段和小直径段，所述射频绝缘子(40)的主体插接在大直径段内，所述射频绝缘子(40)长针同轴设置在小孔内，所述射频绝缘子(40)的短针插接在所述导体内。6.如权利要求1所述的ka波段端接型波导同轴转换器，其特征在于，所述波导管(10)的上端面上设置有通孔(12)，所述通孔(12)连通所述腔体(11)，所述通孔(12)插接有调谐螺钉(13)。7.如权利要求6所述的ka波段端接型波导同轴转换器，其特征在于，所述通孔(12)为三个，三个通孔(12)沿波导管(10)的长度方向依次排列，三个通孔(12)上均设置有调谐螺钉(13)。8.如权利要求1所述的ka波段端接型波导同轴转换器，其特征在于，所述波导后端盖(20)和所述波导管(10)的后端面通过销轴(22)连接。9.如权利要求1所述的ka波段端接型波导同轴转换器，其特征在于，所述连接部为四孔法兰。10.一种如权利要求1-9中任意一项所述的ka波段端接型波导同轴转换器，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将导电胶涂抹到射频绝缘子(40)本体表面；步骤二，将涂抹好的射频绝缘子(40)安装入波导后端盖(20)上，放入高温箱烘干固定；步骤三，将标准定位销轴(22)一头插入烘干好的波导后端盖(20)，并且将销轴(22)另一头插入波导管(10)上的销轴孔内；步骤四，将连接器(30)安装在波导后端盖(20)无销轴孔的另一侧，拧上螺钉，固定连接器(30)；步骤五，将调谐螺钉(13)拧入波导腔体(11)上端的通孔(12)中。
技术总结本发明涉及波导同轴转换设备技术领域，尤其涉及一种Ka波段端接型波导同轴转换器，包括：波导管，波导管具有前后贯通的腔体，波导管的前部设置有连接部；波导后端盖，波导后端盖固设在波导管的后端面上，波导后端盖对应波导管的腔体位置设置有绝缘子安装孔；连接器，连接器固设在波导后端盖的后端；射频绝缘子，射频绝缘子的一端安装在绝缘子安装孔中，射频绝缘子的另一端插接在连接器中。本发明的Ka波段端接型波导同轴转换器，安装简单易于产线工人操作，并且能够使得产品性能稳定性、一致性以及可靠性得到提高。及可靠性得到提高。及可靠性得到提高。
技术研发人员：肖可成 陈野驰 吴凯 陆凌涛
受保护的技术使用者：江苏俊知技术有限公司
技术研发日：2022.04.22
技术公布日：2022/7/5
