[发明专利]微波机械开关的高性能带状传输线导引机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波开关，特别涉及一种微波机械开关的高性能带状传输线导引机构。

背景技术

带状传输线作为一种微波传输线，具有传输损耗低、功率容量大的优点。由于其中心内导体为扁平的片状，物理结构上很容易实现与同轴传输线及同类传输线相互搭接。因此非常适合用于需要切换微波信号传输通路的微波机械开关等微波控制元件。带状传输线由矩形外导体和片状中心内导体构成，且两者沿公共对称中心对称分布。在信号传输通路切换过程中，片状中心内导体沿对称中心在矩形外导体中心与侧壁之间平移。为实现片状中心内导体的平移，需要通过限定机构对片状中心内导体各方向的运动进行相应限制，其中限制片状中心内导体横向移动的限定机构称为导引机构。而导引机构的引入将带来传输线物理结构的变化，也相应带来了由几何结构突变造成的阻抗失配。此外，片状中心内导体平移运动时的横向位置精度也会对微波传输特性产生显著影响。因此，导引机构的微波匹配及导引精度是影响微波信号传输质量的重要因素。

现有的传输线导引机构技术方案，在片状中心内导体两侧与外导体侧壁的空气间隙中放入四个绝缘体导引柱，由于导引柱理论直径与空气间隙相同，因此片状中心内导体无法横向平移或转动，实现了限制片状中心内导体横向运动的功能。根据微波理论，带状传输线矩形外导体与片状中心内导体边缘之间填充介质的介电常数是确定特征阻抗的主要参数之一。当空气间隙中放入绝缘体导引柱后，带状传输线矩形外导体与片状中心内导体边缘之间的填充介质发生了变化，这将导致带状传输线特征阻抗的失配。另外，为降低引入导引柱带来的介电常数变化，导引柱通常采用介电常数较低的介质材料，例如PTFE，而这类材料的热膨胀系数相对较高，在环境温度改变时，导引柱直径会发生较大变化。为了保证片状中心内导体垂直运动的顺畅，片状中心内导体与导引柱之间必须留出材料的热膨胀间隙。这就导致导引机构的导引精度大幅降低。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种高性能带状传输导引机构，解决现有带状传输线片状中心内导体导引机构导引精度不高、微波高频传输特性较差的问题，从而提高带状传输线的微波信号传输质量。

本发明的技术方案是：在片状中心内导体轴线上开两个导向孔，绝缘体导引柱穿过导向孔，理论直径与导向孔相同，从而可实现对片状中心内导体横向和轴向两个运动方向的限制。导引柱由片状中心内导体边缘移至轴线，消除了导引柱对填充介质介电常数的影响。由微波理论可知，在片状中心内导体轴线位置处，带状传输线电磁场强度最低，物理结构和介质材料的变化对传输线特征阻抗的影响也相对最低，且可以通过其他匹配手段加以补偿。因此在片状中心内导体轴线处设置导引柱可大幅减小带状传输线微波特性的恶化。此外，导引柱材料的选择不再受微波特性制约，可以选用耐磨性能好、热膨胀系数低的高强度耐高温塑料材料，采用这类材料可以使导引柱与片状中心内导体导向孔间的配合间隙大幅减小，显著提高了导引机构的导向精度。从而可进一步提高带状传输线的微波传输特性。同时高耐磨性材料还有利于延长机械寿命。

本发明与现有技术相比的技术效果是：

(1)现有导引机构使带状传输线特征阻抗失配，微波传输特性恶化；现有导引机构材料热膨胀系数大，导引精度低；现有导引机构结构相对复杂，组装难度较高。

(2)本发明与现有技术相比在片状中心内导体轴线处设置导引柱可大幅减小对带状传输线微波特征阻抗的影响，显著改善带状传输线的微波传输特性；提高了导引机构的导引精度，也有利于提高带状传输线的微波传输特性；导向柱移至轴线且减少数量后，结构上相对更容易实现，同时降低了组装难度。

本发明的关键点和保护点为：(1)在片状中心内导体轴线上设置两个导向孔；(2)导引柱穿过导向孔，与片状中心内导体垂直分布；(3)导引柱材料选用高耐磨、低热膨胀系数的耐高温塑料。

附图说明

图1是本发明的技术方案图；

图2是本发明的工作原理结构示意图；

图3是带状传输线截面图；

图4是带状传输线平面图；

图5是现有带状传输线导引机构技术方案图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明提供了一种微波机械开关的高性能带状传输线导引机构，主要体现在导引柱1、导向孔2、片状中心内导体6。

如图1所示，1导引柱1采用耐磨性好、热膨胀系数低的耐高温塑料；3表示热膨胀间隙缩小；4表示导向孔及导引柱；5表示片状中心内导体轴线。

如图2所示，导向柱1穿过片状中心内导体6上的导向孔2。