[发明专利]一种无法兰波导连接结构及设计方法

权利要求书

1.一种无法兰波导连接结构，实现矩形波导之间的无法兰连接，其特征在于，包括阳连接部(1)和阴连接部(2)，阳连接部(1)包括第一波导(11)和周期性金属凸体阵列(12)，其中周期性金属凸体阵列(12)设置于第一波导(11)的末端外壁四周表面，若干金属凸体以周期性布局规则分别均匀排列；

阴连接部(2)包括第二波导(21)和扩大腔体结构(22)，其中扩大腔体结构(22)设置于第二波导(21)的末端，阳连接部(1)的带有周期性金属凸体阵列(12)的一端插入阴连接部(2)的扩大腔体结构(22)中，形成无法兰波导连接结构整体；在金属凸体与扩大腔体结构(22)内表面间满足一定空气间隙范围内，周期性金属凸体阵列(12)与扩大腔体结构(22)内表面共同组成电磁带隙结构，电磁带隙结构的电磁禁带完全覆盖所需的波导工作带宽。

2.根据权利要求1所述的一种无法兰波导连接结构，其特征在于：周期性周期性金属凸体阵列(12)中的金属凸体形状为立方体、圆柱体或正方体。

3.根据权利要求1所述的一种无法兰波导连接结构，其特征在于：第一波导(11)的末端外壁的同一平面内，金属凸体高度及结构形式保持一致。

4.根据权利要求1所述的一种无法兰波导连接结构，其特征在于：扩大腔体结构(22)的内腔宽高尺寸值大于周期性金属凸体阵列(12)的外轮廓宽高尺寸值2-100微米，使阳连接部(1)插入阴连接部(2)时形成紧连接。

5.根据权利要求1所述的一种无法兰波导连接结构，其特征在于：扩大腔体结构(22)的内腔深度不小于周期性金属凸体阵列(12)沿波导方向的纵向长度。

6.根据权利要求1所述的一种无法兰波导连接结构，其特征在于：还包括机械连接结构(3)，用于固定连接阳连接部(1)和阴连接部(2)。

7.根据权利要求1所述的一种无法兰波导连接结构，其特征在于：周期性金属凸体阵列(12)的设置方法为：

(1)建立周期性金属凸体阵列中单个金属凸体的仿真模型，设置仿真模型尺寸参数初值，设置周期性边界条件及设置本征求解模式；

(2)进行机械加工容差性能分析：根据实际机械加工公差及误差范围，设定金属凸体与扩大腔体结构内表面间的实际空气间隙范围，通过本征值求解模式获得周期性金属凸体阵列的电磁禁带特性，调整仿真模型尺寸参数初值，使在所设定的实际空气间隙范围内，电磁禁带均覆盖所需的波导工作带宽，获得仿真模型尺寸参数值；

(3)根据获得的仿真模型尺寸参数值，建立无法兰波导连接的整体仿真模型，金属凸体与扩大腔体结构内表面间的空气间隙设定为典型值；

(4)进行装配容差性能分析：根据实际装配误差，设定阳连接部与阴连接部的波导输出端口间距，仿真获得无法兰波导连接的插入损耗及驻波性能，根据所需的插入损耗及驻波性能要求，获得装配容差范围；

(5)设定阳连接部与阴连接部的波导输出端口间距为装配容差的最大值，根据实际工作要求，设置波导传输功率，仿真获得电磁场分布特性，根据传输功率大小选择周期性金属凸体阵列中金属凸体的数量，以保证合适的电磁场屏蔽特性；

(6)仿真获得插损及驻波结果，微调仿真模型尺寸参数值，使得在所需的波导工作带宽内，驻波和插入损耗性能均满足要求。

8.根据权利要求7所述的一种无法兰波导连接结构，其特征在于：单个金属凸体的仿真模型包括单个金属凸体本身结构尺寸、构成周期性阵列的排列规则信息以及金属凸体与扩大腔体结构(22)内表面间空气间隙。