[实用新型]一种微小型微波旋转关节

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及微波信号旋转传输技术领域，尤其是涉及一种微小型微波旋转关节。

背景技术

微波旋转关节是保证微波系统中两个相对旋转的设备间电磁波正常传输的必要元件，其结构主要由输入端、旋转部分和输出端组成。为了使微波旋转关节在转动过程中保持传输性能的对称性(即电性能不随转角而变)，其旋转部分大都采用圆对称的结构和波传输模式，如同轴线中的TEM波模式，圆波导中的TM01波模式等，输入端和输出端常用结构为波导和同轴接头。

随着雷达天线与通信等领域微波器件逐步向高频化和小型化方向发展，微波旋转关节作为该领域的一个微波器件，其小型化设计成为一项关键技术。微波旋转关节的体积主要受工作频率和结构形式的影响，常见的微波旋转关节小型化设计方法有：增大微波旋转关节工作频率，采用波导－同轴－波导相互转换的结构形式，采用波导腔体内加脊设计的波导结构形式，电磁波传输通道内填充介质等。对于工作在0～18GHz宽频范围内的微波信号旋转传输要求，若采用圆波导结构，其体积大，且以高次模TM01模作为主要传输模式，频带窄，结构尺寸和传输模式均不能满足要求。采用波导－同轴－波导的结构形式，其具有频带宽的优点，能一定程度上减小微波关节旋转部分结构的径向尺寸，但结构较为复杂。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对微波旋转关节的小型化应用需求，提出一种微小型微波旋转关节，它的整体结构为全同轴线型，具有体积小(最大外径尺寸为13mm)、传输功率损耗小、性能稳定可靠、频带宽、接口通用性强、适用于0～18GHz频率范围的优点，能够广泛应用于空间狭小、功率容量要求不高、需要旋转传输微波信号的场合中。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种微小型微波旋转关节，特征是：包括定子部件和转子部件，定子部件由左接头和定子部件尾甲组成，由左接头内导体、左接头外导体和左接头支撑介质组成的左接头为同轴线结构，左接头内导体与左接头外导体之间设置有左接头支撑介质，左接头内导体的长度大于左接头外导体和左接头支撑介质的长度，且左接头内导体的右端设有底部为锥形的左接头内导体圆柱空腔，定子部件尾甲套在左接头外导体的右端外部，定子部件尾甲的外壁和内壁形状均为阶梯状，且定子部件尾甲的左端内径小于定子部件尾甲的右端内径；转子部件由转子部件尾甲和右接头组成，由右接头内导体、右接头外导体和右接头支撑介质组成的右接头为同轴线结构，右接头内导体和右接头外导体之间设置有右接头支撑介质，右接头内导体的长度大于右接头外导体和右接头支撑介质的长度，且右接头内导体的左端设有右接头内导体圆柱空腔，转子部件尾甲套在右接头外导体的左端外部，转子部件尾甲的外壁为阶梯形，转子部件尾甲的左端外径小于转子部件尾甲的右端外径，转子部件尾甲的内径与定子部件尾甲的左端内径相等；在右接头内导体圆柱空腔内从右向左依次放置有微型弹簧和插针，将转子部件和微型弹簧、插针的整体结构向左轴向伸入到定子部件尾甲内部空腔内，确保插针的左端正好顶住左接头内导体右端的左接头内导体圆柱空腔的锥形底部，并使左接头内导体的右端面与右接头内导体的左端面不接触，转子部件尾甲左端的外壁与定子部件尾甲右端的内壁不接触，留有伸缩间隙，仅转子部件尾甲左阶梯的左端面与定子部件尾甲左阶梯的右端面面接触；微型球轴承套在转子部件尾甲的中间外壁上，且微型球轴承的外壁与定子部件尾甲的中间内壁接触，微型球轴承的左端抵住转子部件尾甲的第二级阶梯的右端面和定子部件尾甲的第三级阶梯的右端面，内圈锁紧盖通过螺纹旋在转子部件尾甲的右侧外壁上，且内圈锁紧盖的左端面抵住微型球轴承的右端面，外圈锁紧盖通过螺纹旋在定子部件尾甲的右侧内壁上，且外圈锁紧盖的左端面抵住微型球轴承的右端面，内圈锁紧盖的外壁与外圈锁紧盖的内壁之间不接触，内圈锁紧盖的右端面、外圈锁紧盖的右端面均与定子部件尾甲的右端面齐平。

定子部件的左接头和转子部件的右接头均为特性阻抗为50欧的SMA母头，左接头支撑介质和右接头支撑介质的材料均为聚四氟乙烯材料。

为保证定子部件尾甲与左接头连接时阻抗匹配、转子部件尾甲与右接头连接时阻抗匹配，需分别根据理论公式计算定子部件尾甲左端口的内径以及转子部件尾甲右端口的内径，使端口阻抗均为50欧。

左接头内导体右端的左接头内导体圆柱空腔的壁厚以及右接头内导体左端的右接头内导体圆柱空腔的壁厚均不大于0.4mm。