[发明专利]波导接口

说明书

技术领域

本发明涉及波导系统，尤其涉及用于将多段波导和波导元件进行耦合 的波导接口。

背景技术

波导凸缘用于耦合多段波导和波导元件。在设计用于波导接头的波导 凸缘时，要考虑这样的情况：波导接头的特性影响着波导的机械强度和电 性能。因此，波导接头被设计来提供强度，并且使能量反射最小化，并使 整个频率范围的功率泄漏最小化。

理想情况下，通过完美的欧姆接触而邻接在一起的平坦凸缘会产生对 频率不敏感、可忽略的反射和功率泄漏。通过平坦凸缘的完美接触式耦 合，波导基本上连续地经过接头。但是，通过完美的欧姆接触防止泄漏和 反射需要精密的对准、清洁和完美的平坦表面、以及紧密的面对面式表面 邻接。

通过细致的设计和组装，组合的波导段或波导元件更容易在该频率范 围表现出所需的SWR(驻波比)、回波损耗、反射和泄漏特性。但是， 平坦接触式凸缘不能容忍凸缘之间的间隙，并且由于易受机械振动或表面 变差影响而在更高能量水平下可能在接头处产生弧光。出于相同的原因， 平坦接触式凸缘不适合同轴和旋转接头。

作为一种替代，波导接头使用了扼流凸缘(choke flange)。在一种典 型构造中，波导段之间的连接是通过如图1a—图1c所示与扼流凸缘邻接 的盖件凸缘来实现的。在扼流凸缘16中，环形槽12在接头处与波导串行 地插入，环形槽12形成半波低阻抗线。槽12的深度及其半径各为四分之 一个波长。通过四分之一波长的槽尺寸，接触点22处的电流基本为零， 因为接触点处任何有限的电阻都与无限大阻抗串联。通过使槽的半径尺寸 也是四分之一波长，接触点处的阻抗基本为零，并且在波导18、20之间 (沿着侧壁)提供了纵向电流的连续性。换言之，由于串联线在远端被短 路，其输入阻抗可忽略，并且两个波导段基本上连续地经过该接头。凸缘 之间的实际欧姆接触是在半波长线处进行的，在该处存在电流节点，因而 泄漏和能量反射可以被最小化。另外，半波长线在频率范围上的低特性阻 抗还降低了频率敏感性，但是在设计这种扼流时，必须留意适当的波长。

图2图示了一种同轴旋转波导接头。在传统形式中，旋转接头由一对 轴向对准的凸缘制成，并且通过低阻抗摩擦接触来进行电连接。在所示的 同轴旋转接头中，DC阻挡连接器对内导体106、108进行连接，而外导体 102、104通过扼流构造的连接器112连接在一起。

但是，传统的扼流耦合接头(例如以上所述这些)需要精密的对准和 高精度的零件。这种需求在高频(例如38GHz)时尤其重要。对于旋转接 头，精密对准防止了回波损耗和SWR变化，并使旋转过程中的摩擦最小 化。为了说明这一点，图3a—图3b示出了扼流耦合接头的盖件凸缘202， 它带有用于使波导218、220匹配的弹簧触点222。这种额外元件(弹簧触 点)对于在波导段之间确保欧姆接触是必需的。

发明内容

本发明构思了解决这些问题以及相关问题的波导接口设计。根据本发 明的原理而设计的用于连接波导的接口即使在不完美的面对面方式表面邻 接或对准情况下也表现出所需的电特性。这些波导接口可以容忍凸缘的匹 配表面之间高达0.06＂或更高的间隙，以及更低的零件精度水平。波导过 渡被设计成使谐振最小化，而所述谐振本来可能会引入不良的回波损耗和 高插入损耗。这种特性被针对整个频带进行了优化。另外，这些波导接口 需要的零件更少，不需要弹簧或摩擦接触来实现欧姆接触。

因此，为了本发明的目的，一种波导接口包括与波导相连的扼流凸缘 和与另一波导相连的屏蔽凸缘。在一种实施例中，扼流凸缘具有主体和颈 部，主体具有外周和基部，颈部沿着主体的外周在基部处形成台阶。颈部 通常与主体大体上同心。在基部处，颈部具有匹配表面，该匹配表面具有 用于相连波导的波导开口，其中，对于设计频率，主体和颈部分别具有与 设计频率对应的半波长和四分之一波长的尺寸。颈部的四分之一波长尺寸 是其半径，或者其宽度或长度尺寸的一半。