[发明专利]一种非接触型低无源互调波导连接结构及设计方法

说明书

本发明公开一种非接触型低无源互调波导连接结构及设计方法，在波导外壁设计周期性金属凸体，作为第一连接部。在另一波导末端设计尺寸相匹配的阶梯波导，作为第二连接部。第一连接部内嵌于第二连接部，通过机械连接构成内部非接触的波导连接结构。对凸体尺寸、连接结构内部间距等参数进行计算，获得合适的电磁禁带特性，实现对结构间隙中电磁泄露的抑制。本发明所提非接触型低无源互调波导连接结构，在不影响电磁传输的前提下实现波导连接的内部非接触，消除了传统连接的接触非线性，有效抑制了无源互调效应，且降低了对材料、加工及装配工艺的要求。同时具有宽带、结构紧凑、容差性强等优点，可应用于各种大功率低无源互调微波部件及测试系统中。

技术领域

本发明涉及一种非接触型低无源互调波导连接结构及设计方法，能够用于各种大功率低无源互调微波部件及测试系统中，属于微波技术领域。

背景技术

无源互调(Passive Intermodulation，PIM)效应是通信系统中的一种重要的干扰现象，广泛存在于各种大功率微波无源部件及连接结构中。产生无源互调的主要机理为接触非线性和材料非线性，其中材料非线性可以通过选择合适的材料而避免，而接触非线性则普遍存在于各种微波无源结构中。波导结构是各种大功率微波系统中最广泛应用的结构形式之一，而波导法兰连接是波导结构中产生无源互调的首要因素，目前常用的标准波导法兰采用物理连接方式，法兰的连接部分由于电镀、粗糙度、脏污以及材料界面过渡等多种因素的存在，会引起接触非线性，从而产生无源互调效应。

目前已有的针对波导法兰连接的无源互调抑制措施主要有高压法兰和介质膜隔离方式。高压法兰除了增压台结构外，还需要保证接触面足够高的光洁度和精确的力矩紧固，对于加工装配工艺有着很高的要求，且由于存在着接触，无法从根本上消除接触非线性，存在着长期可靠性问题。介质膜隔离方式由于可靠性问题目前尚无法用于实际产品中。扼流(choke)式法兰虽然避免了一部分电接触，但是由于其主要结构为四分之一波长扼流槽，无法实现宽带性能，工作带宽较窄，实际应用中也受限制。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种非接触型低无源互调波导连接结构及设计方法，通过在常规标准波导外壁构造非接触电磁带隙结构实现对电磁波的束缚，实现了波导连接的内部非接触，代替了传统波导法兰的物理连接电壁，大幅降低了波导连接结构的电接触面积，大幅消除了接触非线性，有效抑制了无源互调效应，且降低了对材料、电镀、加工及装配工艺的要求。同时本专利所提出的低无源互调波导连接结构可以实现很宽的工作带宽，可完全覆盖相应的波导工作带宽，且具有体积小、结构紧凑、容差性强等优点，可以应用于各种大功率低无源互调微波部件及测试系统中。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：根据本发明的一个方面，提供了一种非接触型低无源互调波导连接结构，包括：第一连接部和第二连接部；其中，所述第一连接部包括第一波导和若干个金属凸体；其中，若干个金属凸体按照一定的规则均匀地设置于所述第一波导一端的外壁；所述第二连接部包括第二波导和空心阶梯波导结构；其中，所述空心阶梯波导结构设置于所述第二波导的末端；所述第一连接部设置有金属凸体的一端嵌设于所述空心阶梯波导结构。

上述非接触型低无源互调波导连接结构中，若干个金属凸体分成并行排列的m组，并且每组中的金属凸体沿着第一波导的周向均匀分布。

上述非接触型低无源互调波导连接结构中，所述金属凸体为立方体、圆柱体或正方体。

上述非接触型低无源互调波导连接结构中，所述第一连接部还包括第一机械连接部；其中，所述第一机械连接部与所述第一波导的外壁相连接，并且所述第一机械连接部位于金属凸体的后部；所述第一机械连接部与所述空心阶梯波导结构的第二机械连接部通过螺钉或销钉相连接。

上述非接触型低无源互调波导连接结构中，所述第一连接部和所述第二连接部的材料相同，均为金属材料。

上述非接触型低无源互调波导连接结构中，所述第一连接部的中心轴线和所述第二连接部的中心轴线相重合。