一種漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器及其加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器及其加工方法，所述波導(dǎo)過渡器包括輸入法蘭和輸出法蘭，所述輸入法蘭和輸出法蘭具有不同大小的矩形截面，所述輸入法蘭和輸出法蘭通過過渡腔相連，其中，所述過渡腔包括兩塊阻抗?jié)u變的階梯板及兩塊邊界板，每塊階梯板上形成有多個(gè)高度大致相同的臺(tái)階，所述兩塊階梯板及兩塊邊界板通過釬焊拼接在一起形成中空梯形臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述中空梯形臺(tái)的一端和輸入法蘭釬焊連接，另一端和輸出法蘭釬焊連接。本發(fā)明通過設(shè)置具有阻抗?jié)u變階梯板的過渡腔連接標(biāo)準(zhǔn)輸入法蘭和扁平輸出法蘭，從而能夠在相應(yīng)帶寬內(nèi)得到小反射的同時(shí)大大減少產(chǎn)品體積，過渡腔由兩塊階梯板及兩塊邊界板釬焊拼接而成，易于加工并提高加工精度。
【專利說明】一種漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器及其加工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種波導(dǎo)過渡器及其加工方法，尤其涉及一種漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器及其加工方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天科技發(fā)展，微波器件在傳輸損耗、功率容量及可靠性等方面提出了更高的使用要求，除此之外，對(duì)器件體積和重量也提出了小型化的要求，因此標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)轉(zhuǎn)扁矩波導(dǎo)過渡器應(yīng)運(yùn)而生。常見的標(biāo)準(zhǔn)矩形轉(zhuǎn)扁矩接口過渡器主要有漸變過渡器和階梯式過渡器兩種。漸變過渡器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，反射系數(shù)小，加工簡(jiǎn)易，但長(zhǎng)度較長(zhǎng)，體積較大；階梯式過渡器可獲得較短長(zhǎng)度，但反射系數(shù)較大，且加工精度低。如標(biāo)準(zhǔn)耵18轉(zhuǎn)四分之一 8了18接口，用戶要求頻率1.456--1.80(^2，( 1.20，長(zhǎng)度? 300臟；從而對(duì)設(shè)計(jì)要求和精度提出了很高的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器及其加工方法，能夠在相應(yīng)帶寬內(nèi)得到小反射的同時(shí)大大減少產(chǎn)品體積，易于加工并提高加工精度。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器，包括輸入法蘭和輸出法蘭，所述輸入法蘭和輸出法蘭具有不同大小的矩形截面，所述輸入法蘭和輸出法蘭通過過渡腔相連，其中，所述過渡腔包括兩塊阻抗?jié)u變的階梯板及兩塊邊界板，每塊階梯板上形成有多個(gè)高度大致相同的臺(tái)階，所述兩塊階梯板及兩塊邊界板通過釬焊拼接在一起形成中空梯形臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述中空梯形臺(tái)的一端和輸入法蘭釬焊連接，另一端和輸出法蘭釬焊連接。
[0005]上述的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器，其中，每塊階梯板上形成有四個(gè)高度大致相同的臺(tái)階。
[0006]上述的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器，其中，所述階梯板和邊界板為鋁材板。
[0007]上述的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器，其中，所述鋁材板的內(nèi)表面上依次設(shè)有鍍銀層和三價(jià)鉻鈍化保護(hù)膜。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案還提供一種上述漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器的加工方法，其中，包括如下步驟提供兩塊矩形鋁材板，在矩形鋁材板內(nèi)表面上設(shè)置多個(gè)高度大致相同的臺(tái)階形成阻抗?jié)u變的階梯板山)提供兩塊梯形狀鋁材板作為邊界板，將所述兩塊階梯板及兩塊邊界板通過釬焊拼接在一起形成中空梯形臺(tái)結(jié)構(gòu)作為過渡腔將所述過渡腔的一端和輸入法蘭釬焊連接，另一端和輸出法蘭釬焊連接形成阻抗?jié)u變型階梯式波導(dǎo)過渡器。
[0009]上述的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器的加工方法，其中，所述步驟4中階梯板和邊界板采用鋁基釬料真空釬焊拼接在一起，所述步驟0中過渡腔和輸入法蘭、輸出法蘭采用鋅基釬料高頻感應(yīng)釬焊連接，所述鋅基釬料的焊接溫度低于鋁基釬料的焊接溫度。
[0010]上述的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器的加工方法，其中，所述鋁材板表面依次設(shè)有鍍銀層和三價(jià)鉻鈍化保護(hù)膜。
[0011]上述的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器的加工方法，其中，所述三價(jià)鉻鈍化保護(hù)膜形成過程如下:在鍍銀層上涂覆氯化鉻、硫酸鉻、硝酸鉻、磷酸鉻、醋酸鉻或硫酸鉻鉀；接著涂覆氧化劑產(chǎn)生鋅離子促使鈍化膜形成，并添加絡(luò)合劑控制成膜的速度；繼續(xù)添加封孔劑進(jìn)行填充；最后涂覆潤(rùn)濕劑形成均一性的鈍化膜。
[0012]上述的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器的加工方法，其中，所述氧化劑為雙氧水、硫酸鹽、鹵酸鹽、過硫酸鹽或四價(jià)鈰，所述絡(luò)合劑為氟化物、有機(jī)羧酸、有機(jī)羧酸的酰胺和多羥基羧酸的混合物，所述封孔劑為乙烯樹脂、酚醛、改進(jìn)型環(huán)氧樹脂或聚氨樹脂，所述潤(rùn)濕劑為陰離子表面活性劑。
[0013]本發(fā)明對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本發(fā)明提供的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器及其加工方法，通過設(shè)置具有阻抗?jié)u變的階梯板的過渡腔連接標(biāo)準(zhǔn)輸入法蘭和扁平輸出法蘭，將水平傳輸面轉(zhuǎn)為漸變傳輸面，從而能夠在相應(yīng)帶寬內(nèi)得到小反射的同時(shí)大大減少產(chǎn)品體積，所述過渡腔由兩塊阻抗?jié)u變階梯板及兩塊邊界板通過釬焊拼接而成，易于加工并提高加工精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明漸變階梯板上臺(tái)階分布示意圖；
[0018]圖5為本發(fā)明漸變階梯板上多個(gè)臺(tái)階窄邊高度差示意圖；
[0019]圖6為本發(fā)明漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器的阻抗與反射系數(shù)關(guān)系示意圖；
[0020]圖7為本發(fā)明漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器的電壓駐波比曲線圖。
[0021]圖中:
[0022]1輸入法蘭 2輸出法蘭 3過渡腔
[0023]4邊界板 5階梯板 6第一臺(tái)階
[0024]7第二臺(tái)階 8第三臺(tái)階 9第四臺(tái)階

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0026]圖1為本發(fā)明漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器分解結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]請(qǐng)參見圖1和圖2，本發(fā)明提供的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器包括輸入法蘭1和輸出法蘭2，所述輸入法蘭1和輸出法蘭2具有不同大小的矩形截面，所述輸入法蘭1和輸出法蘭2通過過渡腔3相連，其中，所述過渡腔3包括兩塊阻抗?jié)u變的階梯板5及兩塊邊界板4，每塊階梯板5上形成有多個(gè)高度大致相同的臺(tái)階，所述兩塊階梯板5及兩塊邊界板4通過釬焊拼接在一起形成中空梯形臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述中空梯形臺(tái)的一端和輸入法蘭1釬焊連接，另一端和輸出法蘭2釬焊連接。
[0028]本發(fā)明提供的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器，解決標(biāo)準(zhǔn)法蘭與扁矩法蘭之間的阻抗跳躍，有效減小過渡器的長(zhǎng)度，從而達(dá)到減小產(chǎn)品體積的作用。在一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)，臺(tái)階數(shù)越多，階躍變化越小，反射越??；高度與臺(tái)階數(shù)成反比，臺(tái)階數(shù)越多，高度應(yīng)越小。為了兼顧加工的便利性，每塊階梯板5上優(yōu)選形成有四個(gè)高度大致相同的臺(tái)階，如圖3中的第一臺(tái)階6，第二臺(tái)階7，第三臺(tái)階8和第四臺(tái)階9。所述階梯板5和邊界板4優(yōu)選為鋁材板；所述鋁材板的內(nèi)表面上依次設(shè)有鍍銀層和三價(jià)鉻鈍化保護(hù)膜。
[0029]本發(fā)明提供的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器，過渡腔設(shè)計(jì)為漸變式多臺(tái)階結(jié)構(gòu)，即將水平傳輸面設(shè)計(jì)為漸變傳輸面，并有II節(jié)組成，II為整數(shù)；輸入法蘭1為標(biāo)準(zhǔn)矩形法蘭(⑶11449.2)；輸出法蘭2為扁矩法蘭(⑶11449.3/68 11449.5)。過渡腔3減小了標(biāo)準(zhǔn)法蘭與扁矩法蘭之間特征阻抗的階躍變化，起到了小反射傳輸作用；兩端法蘭起阻抗匹配作用。介于漸變式臺(tái)階的加工工藝，將過渡腔3的四個(gè)金屬面分為兩塊階梯板5及兩塊邊界板4，可降低加工難度，提高加工精度，然后采用釬焊拼接；過渡腔3與兩端法蘭也分別采用釬焊連接，具體加工方法包括如下步驟:
[0030]提供兩塊矩形鋁材板，優(yōu)選用6061型號(hào)鋁材加工，所述鋁材板表面可設(shè)置鍍銀層并進(jìn)行三價(jià)鉻鈍化處理，在矩形鋁材板內(nèi)表面上設(shè)置多個(gè)高度大致相同的臺(tái)階形成阻抗?jié)u變的階梯板5。三價(jià)鉻鈍化保護(hù)膜涂覆在鍍銀層上，具體形成過程如下:
[0031]在鍍銀層上涂覆氯化鉻、硫酸鉻、硝酸鉻、磷酸鉻、醋酸鉻或硫酸鉻鉀；接著涂覆氧化劑產(chǎn)生鋅離子促使鈍化膜形成，并添加絡(luò)合劑控制成膜的速度；繼續(xù)添加封孔劑進(jìn)行填充；最后涂覆潤(rùn)濕劑形成均一性的鈍化膜。所述氧化劑優(yōu)選為雙氧水、硫酸鹽、鹵酸鹽、過硫酸鹽或四價(jià)鈰，所述絡(luò)合劑優(yōu)選為氟化物、有機(jī)羧酸、有機(jī)羧酸的酰胺和多羥基羧酸的混合物，所述封孔劑優(yōu)選為乙烯樹脂、酚醛、改進(jìn)型環(huán)氧樹脂或聚氨樹脂，所述潤(rùn)濕劑優(yōu)選為陰離子表面活性劑。
[0032]4提供兩塊梯形狀鋁材板作為邊界板4，優(yōu)選用6061型號(hào)鋁材加工，所述鋁材板表面可進(jìn)行鍍銀處理，將所述兩塊阻抗?jié)u變的階梯板及兩塊邊界板通過鋁基釬料真空釬焊拼接在一起形成中空梯形臺(tái)結(jié)構(gòu)作為過渡腔3 ；過渡腔設(shè)計(jì)為不等長(zhǎng)漸變階梯式，具體尺寸如圖4和圖5所不。I = 251111111(其中X標(biāo)準(zhǔn)=10麵、X扁矩=8麵、1,1 = 60臟、12 = 38臟、13 = 50臟、14 = 85111111)、已=129.54麵、匕1 = 64.78臟、131’ = 57.46臟、132 = 50.94臟、132’=44.02臟、63 = 36.84麵、63’ = 29.84麵、64 = 23.14麵、1^4’ = 16.10臟，其中長(zhǎng)度公差為±0? 1臟、內(nèi)口徑公差為±0? 03臟。通過將過渡腔3設(shè)計(jì)為上述的漸變式多臺(tái)階結(jié)構(gòu)，即將水平傳輸面設(shè)計(jì)為漸變傳輸面，過渡腔減小了標(biāo)準(zhǔn)法蘭與扁矩法蘭之間特征阻抗的階躍變化，起到了小反射傳輸作用，本發(fā)明漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器的阻抗與反射系數(shù)關(guān)系如圖6所示。2,是負(fù)載阻抗，由于本發(fā)明是由多個(gè)漸變式臺(tái)階構(gòu)成，每一個(gè)漸變臺(tái)階可看成一個(gè)獨(dú)立的過渡段，其阻抗是連續(xù)漸變的，2。是該段阻抗均值；反射系數(shù)「。是指第!!+1段臺(tái)階與第II段臺(tái)階之間的反射比值，關(guān)系為1^= (2^-2=)/(2^+2^
[0033]0)將所述過渡腔3的一端和輸入法蘭1釬焊連接，另一端和輸出法蘭2釬焊連接形成漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器。法蘭與過渡腔采用鋅基釬料高頻感應(yīng)釬焊連接。所述鋅基釬料的焊接溫度低于鋁基釬料的焊接溫度，使過渡腔焊縫可承受較高的耐熱溫度，并避免后續(xù)焊接熔融前一步形成的焊縫。輸入法蘭11449.2),輸出法蘭2可選用 ^18(68 11449.3)。
[0034]上述漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器具體指標(biāo)如下，電性能:頻率1.456--1.806^,電壓駐波比81:811(11118 ^^6 031:10)仿真值與實(shí)測(cè)值如圖7所示，橫坐標(biāo)為使用頻率，單位為⑶2，縱坐標(biāo)為；曲線I為實(shí)測(cè)值，曲線II為仿真值，由此可見，
(1.106、％鼎實(shí)測(cè)(1.12。經(jīng)實(shí)例操作，利用本發(fā)明技術(shù)可得，標(biāo)準(zhǔn)8了18轉(zhuǎn)四分之一 8了18接口過渡器在使用頻率為1.45(--?1.80(--范圍內(nèi)，％鼎彡1.12，長(zhǎng)度為251臟，完全滿足用戶的要求。
[0035]綜上所述，本發(fā)明提供的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器及其加工方法，通過設(shè)置具有阻抗?jié)u變階梯板的過渡腔3連接標(biāo)準(zhǔn)輸入法蘭1和扁平輸出法蘭2，將水平傳輸面轉(zhuǎn)為漸變傳輸面，從而能夠在相應(yīng)帶寬內(nèi)得到小反射的同時(shí)大大減少產(chǎn)品體積，具體優(yōu)點(diǎn)如下:1)本發(fā)明將一體加工成型的過渡器分為四塊金屬面加工，再釬焊拼接。不但大大降低了漸變階梯面的加工難度，也提高了加工尺寸的精度。2)與漸變式過渡器相比，帶寬內(nèi)限定最大反射系數(shù)時(shí)，本發(fā)明產(chǎn)品體積可減小35%以上。3)與階梯式過渡器相比，帶寬內(nèi)限定有限長(zhǎng)度時(shí)，本發(fā)明產(chǎn)品駐波可減小15%左右。4)能夠滿足航天工業(yè)對(duì)微波器件發(fā)展的要求，與航天領(lǐng)域中正在應(yīng)用的減高軟波導(dǎo)配套使用，為微波器件小型化發(fā)展做好了充分的技術(shù)保障。
[0036]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器，包括輸入法蘭和輸出法蘭，所述輸入法蘭和輸出法蘭具有不同大小的矩形截面，所述輸入法蘭和輸出法蘭通過過渡腔相連，其特征在于，所述過渡腔包括兩塊阻抗?jié)u變的階梯板及兩塊邊界板，每塊階梯板上形成有多個(gè)高度大致相同的臺(tái)階，所述兩塊階梯板及兩塊邊界板通過釬焊拼接在一起形成中空梯形臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述中空梯形臺(tái)的一端和輸入法蘭釬焊連接，另一端和輸出法蘭釬焊連接。
2.如權(quán)利要求1所述的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器，其特征在于，每塊階梯板上形成有四個(gè)高度大致相同的臺(tái)階。
3.如權(quán)利要求1所述的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器，其特征在于，所述階梯板和邊界板為鋁材板。
4.如權(quán)利要求3所述的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器，其特征在于，所述鋁材板的內(nèi)表面上依次設(shè)有鍍銀層和三價(jià)鉻鈍化保護(hù)膜。
5.一種如權(quán)利要求1所述的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器的加工方法，其特征在于，包括如下步驟: a)提供兩塊矩形鋁材板，在矩形鋁材板內(nèi)表面上設(shè)置多個(gè)高度大致相同的臺(tái)階形成阻抗?jié)u變的階梯板； b)提供兩塊梯形狀鋁材板作為邊界板，將所述兩塊階梯板及兩塊邊界板通過釬焊拼接在一起形成中空梯形臺(tái)結(jié)構(gòu)作為過渡腔； c)將所述過渡腔的一端和輸入法蘭釬焊連接，另一端和輸出法蘭釬焊連接形成阻抗?jié)u變型階梯式波導(dǎo)過渡器。
6.如權(quán)利要求5所述的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器的加工方法，其特征在于，所述步驟b)中階梯板和邊界板采用鋁基釬料真空釬焊拼接在一起，所述步驟c)中過渡腔和輸入法蘭、輸出法蘭采用鋅基釬料高頻感應(yīng)釬焊連接，所述鋅基釬料的焊接溫度低于鋁基釬料的焊接溫度。
7.如權(quán)利要求5所述的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器的加工方法，其特征在于，所述鋁材板表面依次設(shè)有鍍銀層和三價(jià)鉻鈍化保護(hù)膜。
8.如權(quán)利要求7所述的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器的加工方法，其特征在于，所述三價(jià)鉻鈍化保護(hù)膜形成過程如下: 在鍍銀層上涂覆氯化鉻、硫酸鉻、硝酸鉻、磷酸鉻、醋酸鉻或硫酸鉻鉀； 接著涂覆氧化劑產(chǎn)生鋅離子促使鈍化膜形成，并添加絡(luò)合劑控制成膜的速度； 繼續(xù)添加封孔劑進(jìn)行填充； 最后涂覆潤(rùn)濕劑形成均一性的鈍化膜。
9.如權(quán)利要求8所述的漸變型階梯式波導(dǎo)過渡器的加工方法，其特征在于，所述氧化劑為雙氧水、硫酸鹽、齒酸鹽、過硫酸鹽或四價(jià)鈰，所述絡(luò)合劑為氟化物、有機(jī)羧酸、有機(jī)羧酸的酰胺和多羥基羧酸的混合物，所述封孔劑為乙烯樹脂、酚醛、改進(jìn)型環(huán)氧樹脂或聚氨樹脂，所述潤(rùn)濕劑為陰離子表面活性劑。
【文檔編號(hào)】B23K1/00GK104485499SQ201410637258
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】馬東海, 郭威 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十三研究所