[发明专利]T形波导扭转变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种也称为波导扭转变换器的波导接头(waveguide junction)，用 于连接呈现90°角度偏移的波导。

背景技术

波导扭转用来旋转场方向以使呈现角度偏移的两个波导匹配。在本领域已 知的解决方法中，利用从输入波导到输出波导的合适的角度步长，使电场的矢 量在中间波导段(section)中旋转。基于角度的增加，每个角度步长引起波的部 分反射。在合理的设计中，这些部分反射应该在中心频率上取消；因此，每个 段的长度最好为波导波长的四分之一(或者其中奇数倍)。总的带宽取决于波导 段的数量。

本领域中的波导扭转一般基于阶梯扭转(step-twist)段，如在IRE Trans. Microwave Theory Tech.，vol.MTT-3，pp44-52，Oct.1955中Wheeler，H.A.等人的 “Step-twist waveguide components(渐进扭转波导部件)”中所介绍的。为适应 两个接口波导与T形校准(即90°角度偏移)的相互连接，除了考虑中间步长 之间的角度偏移之外，还考虑沿一个接口波导的横截面轴向的偏移来修改该方 法。该设计的一个合理实现方式是可以在一段中使用本领域的CNC研磨工艺加 工来自凸缘面(flange face)的结构。然而，这种设计只能应用于不超过两个变 换器步长的情况，对于可实现的性能(即，电压驻波比，VSWR，和带宽)这 产生了相当大的限制。部件的长度由频带确定，即每个变换器的长度步进操作 频带的中心频率的波导波长的四分之一。这一事实导致了现有技术的另一缺陷， 就是该解决方法一般在凸缘相互连接(接口)处呈现角度偏移。结果，当在密 封(加压的)波导系统中使用这个部件时需要特殊的(即，非标准)凸缘密封。

本领域已知的可替代解决方法是由两个部分构成的情况，所述两个部分必 须被连接以形成全功能接头。这些接头的两个部分样式考虑到更复杂的加工， 结果实现改进的性能，但是这种接头的制造比较复杂，昂贵且费时。如果利用 两个(或多个)部分，它们需要以合适的方式被结合，这增加了制造的难度和 花费。它们可用螺丝安装，但如果该部件用于加压的波导系统中时，这种解决 方法需要在分离面使用额外的密封手段。另一种方法是使用焊接或铜焊的结合， 然而，这种解决方法需要小心选择基本(和表面)材料以及整体结构以适应额 外工艺的需要。另外，两个(或更多)部分的部件的实现产生额外的容差(例 如，拟合所述部分)，这可能损害最佳性能。

US6,756,861中记载了本领域已知的另一种解决方法。该解决方法允许 具有任意偏移的正交校准的波导对接。但是对于T形结构，附加弯曲必须结合 到该结构中，其增加了尺寸，并且该单元变得庞大。还应该注意到，这样的解 决方法一般需要扭转包括两个部分。

因此，改进的波导接头是有利的，并且特别的，其具有良好性能特征以及 容易制造。

发明内容

相应的，本发明优选探求减轻、缓和或消除上述一个或多个单独的或任何 组合的缺点。

根据本发明的一个方面，公开了用于连接两个波导的接头，在它们的横截 面的纵向(longitudinal)对称轴之间具有大致90°的角度偏移。所述接头包括第 一接口和第二接口用来连接所述波导，且还包括至少第一变换器段和第二变 换器段，都具有大致矩形的横截面，并且在它们的横截面的纵向对称轴之间具 有所述90°的角度偏移，其中所述第一和所述第二变换器段以形成T形连接的 方式被连接且所述第一变换器段在其宽壁上具有第一凸脊，所述第二变换器段 在其宽壁上具有第二凸脊，其中具有第二脊的所述宽壁与所述第一变换器段的 顶部窄壁相连接，并且所述脊重叠放置。

可替代地，所述接头包括四个变换器段，在所述接头的每一侧有两个，其 中第三变换器段与所述第一变换器段相连接而无角度偏移，第四变换器段与所 述第二变换器段相连接而无角度偏移，其中所述第三变换器段具有位于和所述 第一变换器段的第一脊大致相同位置的第三凸脊，所述第四变换器段具有位于 和所述第二变换器段的第二脊大致相同位置的第四凸脊，在所述第三和第四变 换器段中的所述脊的高度比在所述第一和第二变换器段中的所述脊的高度要 小。

优选地，脊在它们的顶截面中重叠，并且更优选地，脊具有平坦的顶部。

在一个实施例中，所述脊中的至少一个是T形的。