毫米波频段公差补偿直通波导

技术领域

本发明涉及电子通讯技术领域，尤其是一种毫米波频段公差补偿直通波导。

背景技术

波导传输系统具有传输损耗低，功率容量大，可靠性高的优点，被广泛的运用于微波毫米波通信和雷达系统。但是由于金属波导之间的连接属于刚性连接，当多个波导器件连接时，由于累计公差的存在，会在高度方向、位置方向以及角度方向存在偏移，并且随着连接的器件越多，累计公差就越大。为了消除该累计公差，在波导系统中，多采用连接一段软波导，利用软波导的可形变特性，来补偿累计误差，实现波导传输系统的有效传输。

在亚毫米波准光频段，例如E波段和W波段以及THz频段，由于频率很高，波导口径非常小，目前还没有成熟的软波导解决方案。如果不进行补偿，由于公差存在，比如在长度方向，有可能长度不够，存在加大的缝隙，电磁波信号泄漏严重，也有可能长度过长，无法连接。为了补偿该误差，还可以采用导电的弹性材料制作一段波导的过渡结构，但是导电的弹性材料表面电阻远远大于常用的金属铝或金属铜，从而造成损耗增大。并且导电的弹性材料必须要有一定的压缩量才能有较好的屏蔽效果，但是在压缩过程中，会产生一定的形变，影响传输系统的回波特性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种毫米波频段公差补偿直通波导，目的是在一定频率范围内补偿长度、角度等各个方向的累积公差，克服金属波导连接的缺陷，同时保证回波性能。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种毫米波频段公差补偿直通波导，包括：

外壳，所述外壳内形成有腔体；

金属片，设置在所述腔体内，并沿外壳的轴向方向排列；每个金属片的中间为矩形波导，金属片沿轴向方向的第一端面为平面、第二端面上位于所述矩形波导端口外圈设有凹槽,，所述凹槽内设有若干金属柱，且金属柱的高度低于凹槽的深度；前一金属片的第一端面与后一金属片的第二端面相对；

弹性垫圈，设置在相邻两个所述金属片之间，使相邻两个金属片之间形成间隙；

固定端，固定设置在所述外壳的一端，所述固定端内壁与最外端的金属片之间设有一个所述弹性垫圈；

活动端，活动设置在所述外壳的另一端，所述活动端内壁与最外端的金属片之间设有一个所述弹性垫圈；

当对活动端施压，活动端能相对于外壳沿轴向移动，各弹性垫圈沿轴向被压缩，使相邻两个金属片之间的间隙变小，从而使整个直通波导的轴向尺寸缩小，当解除对活动端所施加的压力，各弹性垫圈恢复弹性变形，相邻两个金属片之间的间隙变大，从而使整个直通波导的轴向尺寸变大。

进一步技术方案为：

所述金属柱沿凹槽的中心线依次排列，相邻两个金属柱的间距为工作频率对应波长的1/4。

所述凹槽的深度为工作频率范围的中心频率对应波长的1/4，凹槽的宽度小于最高工作频率对应波长且大于最低工作频率对应波长的一半。

所述外壳上设有导向柱，所述活动端上设有与所述导向柱滑动配合的导向孔，活动端能沿所述导向柱相对于所述外壳沿轴向移动。

所述固定端与所述外壳之间通过锁紧件固定连接。

所述活动端、所述固定端采用金属材质。

所述弹性垫圈采用吸波材料。

所述活动端、所述固定端上分别设有与各金属片上的矩形波导相连通的波导通道。

本发明的有益效果如下：

本发明通过活动端的移动，在弹性垫圈的作用下可波导长度变化，以实现波导系统累计公差的补偿，可工作于毫米波频段通信和雷达系统。克服了金属波导连接的缺陷，同时保证了回波性能。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

图1为本发明实施例的立体结构示意图。

图2为本发明实施例的分解结构示意图。

图3为本发明实施例的剖视图。

图4为本发明实施例金属片的结构示意图。

图5为本发明实施例长度调整过程中不同间隙总和下的回波性能图。

图6为本发明实施例长度调整过程中不同间隙总和下的传输性能图。

图中：1、固定端；2、活动端；3、外壳；4、弹性垫圈；5、金属片；6、间隙；7、导向柱；31、矩形波导；32、金属柱；33、凹槽。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1至图4所示，本实施例的毫米波频段公差补偿直通波导，包括：

外壳3，外壳3内形成有腔体；金属片5，设置在腔体内，并沿外壳3的轴向方向排列；每个金属片5的中间为矩形波导31，金属片5沿轴向方向的第一端面为平面、第二端面上位于矩形波导31端口外圈设有凹槽33，凹槽33内设有若干金属柱32，且金属柱32的高度(略)低于凹槽33的深度；前一金属片5的第一端面与后一金属片5的第二端面相对；

弹性垫圈4，设置在相邻两个金属片5之间，使相邻两个金属片5之间形成间隙6；

固定端1，固定设置在外壳3的一端，固定端1内壁与最外端的金属片5之间设有一个弹性垫圈4；

活动端2，活动设置在外壳3的另一端，活动端2内壁与最外端的金属片5之间设有一个弹性垫圈4；

当对活动端2施压，活动端2能相对于外壳3沿轴向移动，各弹性垫圈4沿轴向被压缩，使相邻两个金属片5之间的间隙6变小，从而使整个直通波导的轴向尺寸缩小，当解除对活动端2所施加的压力，各弹性垫圈4恢复弹性变形，相邻两个金属片5之间的间隙6变大，从而使整个直通波导的轴向尺寸变大。

本实施例的毫米波频段公差补偿直通波导可用于补偿E波段公差，工作频段81—86GHz，该频段是目前常用的点对点通信频段。本实施例相当于一个长度可变的金属波导，通过向活动端施加压力，可以改变该波导的长度，从而实现补偿，同时保持在工作频段范围内，回波，插损等性能不变。

本实施例的弹性垫圈采用吸波材料，既可向与其相邻的两个金属片施加一定的弹力，起到调整整个补偿结构轴向长度的作用，同时又可以消除带内可能存在的谐振峰，起到吸收泄漏电磁波作用。

本实施例的两个金属片之间的间隙通过弹性垫圈的弹性变形增大或者减小，从而改变该结构轴向长度的长短，从而实现长度方向的补偿。

本实施例的金属片为带“扼流槽”的金属片，该金属片中间的矩形波导用于传输信号。“扼流槽”采用的是围绕在矩形波导端口一圈的周期性排布的金属柱。前一金属片5的第一端面与后一金属片5的第二端面相对，会有很好的扼流屏蔽作用。相邻两个金属片之间即使有一定的间隙，也可以通过该金属柱结构，将电磁波信号束缚。

如图4所示，金属柱32沿凹槽33的中心线依次排列，相邻金属柱32的间距为工作频率的波长的1/4。凹槽33的深度为工作频率范围的中心频率对应波长的1/4，凹槽33的宽度小于最高工作频率对应波长且大于最低工作频率对应波长的一半。金属柱32的高度略低于凹槽33深度，因此金属柱高度也大约是要补偿频率波长的1/4。可以理解，中心频率的含义为，例如工作频率范围81—86，则其中心频率是(81+86)/2。

本实施例的每层带扼流槽结构的金属片在高度方向(即外壳的轴向方向)可以提供大约1/8波长长度的补偿，即金属片之间可以存在一定的间隙，当间隙从0到大约1/8波长距离范围内。由于扼流槽的存在，电磁波被完全束缚在波导传输路径内，回波损耗性能基本不变，且不向外部辐射泄漏。

本实施例的活动端的活动设置在外壳上，其结构为：外壳3上设有导向柱7，活动端2上设有与导向柱7滑动配合的导向孔，活动端2能沿导向柱7相对于外壳3沿轴向移动。

固定端1与外壳3之间通过锁紧件固定连接。

活动端2、固定端1采用金属材质。

弹性垫圈4采用吸波材料。

活动端2、固定端1上分别设有与各金属片5上的矩形波导31相连通的波导通道。

外壳具体为桶形结构，安装时，金属片和弹性吸波材料的弹性垫圈依次装入桶形结构中，初始状态下，在弹性垫圈作用下，活动端向外伸出，直通波导的总长度较长，当对活动端施加压力，则活动端可沿轴向活动，通过改变长度，从而进行补偿。

本实施例的金属片叠加的层数越多，则补偿的公差范围越大。当叠加n层金属片时，就有n-1个缝隙，就能够补偿大约(n-1)/8个波长的长度。

如图5所示，为一个由六片金属片构成的补偿结构在长度变化时的回波性能，六个金属片构成了五个间隙，图中曲线所示为金属片之间的间隙总和分别为0.1mm，0.7mm，1.4mm和2.0mm四种情况下的回波性能。由图可知，在间隙总和低于2mm时，整个结构的回波特性良好。

如图6所示，为间隙总和分别是0.1mm，0.7mm，1.4mm和2.0mm四种情况下补偿结构的传输性能。由图可知，间隙总和小于2mm时，传输的损耗很小，当间隙总和大于2mm时，出现了明显的损耗增大情况，这是由于当间隙过大，周期性的范谢龙结构不能束缚电磁波，电磁波能量向空间辐射。由图可知，该六层金属结构在E波段频段可以补偿大约2mm的长度。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。