專利名稱：阻抗匹配用同軸接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種能夠有效解決吉赫茲?rùn)M電磁波室從9kHz到18GHz頻段內(nèi)的阻抗匹配難題，適用于電磁兼容及相關(guān)測(cè)試用GTEM室，屬于電磁兼容測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
吉赫茲?rùn)M電磁波(gigahertz transverse electromagnetic，GTEM)室是基于同軸線原理的一種場(chǎng)強(qiáng)試驗(yàn)裝置，實(shí)際上是一個(gè)變截面的同軸線。其前端通常為標(biāo)準(zhǔn)的N型同軸線接口，同軸線的內(nèi)導(dǎo)體逐漸過渡為GTEM室的芯板，外導(dǎo)體逐漸過渡為GTEM室的外殼，GTEM室為四棱錐體的結(jié)構(gòu)形式，其截面呈錐形擴(kuò)大，終端有吸波材料。低頻時(shí)，由同軸線終端負(fù)載電阻吸收輸入功率，高頻時(shí)靠端板上的吸波材料吸收功率。兩者在高、低頻段互補(bǔ)，使整個(gè)小室的可用工作頻率提高到1GHz以上。這種結(jié)構(gòu)形式最大的優(yōu)點(diǎn)是可以抑制高次模的激勵(lì)和傳輸，位于GTEM室后端的有效試驗(yàn)區(qū)空間也較大。為了使GTEM室的工作頻率上限達(dá)到18GHz，必須對(duì)其同軸輸入轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本實(shí)用新型的目的是提出一種能承受1kW的輸入功率、覆蓋頻率范圍9kHz～18GHz的阻抗匹配用同軸接頭，可有效解決9kHz～18GHz頻段內(nèi)GTEM室的阻抗匹配難題。
技術(shù)方案為了使GTEM室的工作頻率上限達(dá)到18GHz，本實(shí)用新型研制出一種工作頻率范圍超過18GHz的同軸輸入接頭。使用該接頭的GTEM室電壓駐波比的實(shí)測(cè)結(jié)果為30kHz～18GHz頻段內(nèi)除臨界頻率點(diǎn)外均小于1.5∶1，臨界頻率點(diǎn)為1.65∶1。此外，本實(shí)用新型功率承載能力可達(dá)1kW，安裝使用方便。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是將輸入端同軸線由矩形同軸線結(jié)構(gòu)改成了便于加工的圓同軸線，減少潛在的不匹配環(huán)節(jié)。接頭輸入端口為標(biāo)準(zhǔn)的N型射頻同軸接口，采用N型插頭與L27型插座一體化的方案設(shè)計(jì)接頭輸入段的內(nèi)外導(dǎo)體。為適應(yīng)高達(dá)18GHz的工作頻率，成功設(shè)計(jì)和使用了斧形過渡塊，斧形過渡塊兩端采用了內(nèi)藏式偏彎設(shè)計(jì)，使GTEM室芯板從偏向頂板平緩地過渡到居中對(duì)稱的同軸線。設(shè)計(jì)了截止波導(dǎo)管式芯板懸掛結(jié)構(gòu)(包括聚四氟乙烯懸掛桿與芯板連接)，未增加不匹配因素的連接結(jié)構(gòu)，減少了輸入段的電磁波反射。
其具體結(jié)構(gòu)為吉赫茲?rùn)M電磁波室同軸輸入接頭分為接頭輸入段、接頭擴(kuò)展段、阻抗微調(diào)裝置三個(gè)部分；其中接頭輸入段的N型接頭外導(dǎo)體與一體化接頭外導(dǎo)體相接，N型接頭插針與一體化接頭內(nèi)導(dǎo)體相接并由小絕緣支撐子固定在N型接頭外導(dǎo)體與一體化接頭外導(dǎo)體內(nèi)的連接處，一體化接頭外導(dǎo)體的大開口端與轉(zhuǎn)接頭連接；接頭擴(kuò)展段的同軸喇叭頭的小開口端接轉(zhuǎn)接頭，同軸喇叭頭的大開口端接喇叭過渡頭，在同軸喇叭頭的小開口端內(nèi)設(shè)有大絕緣支撐子，斧形過渡塊位于同軸喇叭頭內(nèi)，斧形過渡塊的一端接大絕緣支撐子，另一端接匹配過渡板；GTEM室外導(dǎo)體的小開口端接喇叭過渡頭的大開口端；阻抗微調(diào)裝置部分的法蘭位于GTEM室外導(dǎo)體壁上的通孔處與截止波導(dǎo)管相連接，蓋帽位于截止波導(dǎo)管的上部，芯板懸掛桿位于截止波導(dǎo)管的中心軸線處，芯板調(diào)節(jié)螺母位于芯板懸掛桿的上部，芯板懸掛桿的下部通過芯板上的葫蘆形孔與芯板連接；斧形過渡塊與大絕緣支撐子通過斧形過渡塊上的定位螺紋孔用螺釘連接；斧形過渡塊通過芯板上的腰圓孔與芯板連接；斧形過渡塊后的匹配過渡板同樣通過芯板上的腰圓孔與芯板連接。
有益效果1該輸入接頭的工作頻率范圍可達(dá)18GHz，可有效解決9kHz～18GHz頻段內(nèi)GTEM室的阻抗匹配難題；2該輸入接頭成功設(shè)計(jì)和使用了斧形過渡塊，使GTEM室芯板從偏向頂板平緩地過渡到居中對(duì)稱的同軸線；3該輸入接頭的內(nèi)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)整體化，減少插頭內(nèi)結(jié)構(gòu)的不連續(xù)環(huán)節(jié)；4利用截止波導(dǎo)管式芯板懸掛結(jié)構(gòu)進(jìn)行阻抗微調(diào)，增加了一個(gè)GTEM室匹配調(diào)整環(huán)節(jié)。


圖1是沿GTEM接頭的軸向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是在圖1的基礎(chǔ)上，以GTEM接頭的軸向?yàn)檗D(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)90度的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中有接頭輸入段的N型接頭外導(dǎo)體11、N型接頭插針12、小絕緣支撐子13、一體化接頭外導(dǎo)體14、一體化接頭內(nèi)導(dǎo)體15、大絕緣支撐子16；接頭擴(kuò)展段的同軸喇叭頭21、定位螺紋孔22、斧形過渡塊23、連接槽24、匹配過渡板25、喇叭過渡頭26、過渡轉(zhuǎn)接座27；阻抗微調(diào)裝置的蓋帽31、芯板調(diào)節(jié)螺母32、截止波導(dǎo)管33、法蘭34、芯板懸掛桿35；GTEM室外導(dǎo)體4；芯板5葫蘆形芯板懸掛孔51。
具體實(shí)施方式
該輸入接頭分為輸入段、擴(kuò)展段和截止波導(dǎo)式阻抗微調(diào)結(jié)構(gòu)三部分。輸入接頭段和擴(kuò)展段實(shí)現(xiàn)從N型同軸線圓形輸入插座到GTEM小室扁平的芯板的轉(zhuǎn)換過渡，并且由圓形同軸線的對(duì)稱結(jié)構(gòu)過渡到GTEM小室3∶1的偏心結(jié)構(gòu)。截止波導(dǎo)式阻抗微調(diào)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)GTEM室的阻抗微調(diào)。
為了實(shí)現(xiàn)18GHz的工作頻率上限，采用N型插頭與L27插座一體化的設(shè)計(jì)方案，將內(nèi)導(dǎo)體也采用一體化的形式。并且進(jìn)行了如下優(yōu)化設(shè)計(jì)(1)介質(zhì)墊片處結(jié)構(gòu)的優(yōu)化從結(jié)構(gòu)上考慮，內(nèi)外導(dǎo)體之間必須用介質(zhì)塊(一般使用聚四氟乙烯)支撐定位。為了既能滿足結(jié)構(gòu)上支撐定位的要求，又要保證特性阻抗不變，降低內(nèi)導(dǎo)體尺寸突變帶來的負(fù)面影響，因此在聚四氟乙烯支撐子的適當(dāng)位置處打孔保證特性阻抗為50Ω。
(2)圓結(jié)構(gòu)到方結(jié)構(gòu)過渡段結(jié)構(gòu)的優(yōu)化在GTEM小室中，必須把接頭前端的圓同軸結(jié)構(gòu)過渡到后端的矩形同軸結(jié)構(gòu)，該輸入接頭的內(nèi)外導(dǎo)體階梯面位置錯(cuò)開，不連續(xù)性產(chǎn)生的階梯電容被增大了的電感所補(bǔ)償，最終保證在該處的阻抗不變。
(3)斧形塊的設(shè)計(jì)斧形塊輸入端為倒去棱角的10mm×10mm的正方形截面，輸出端為62mm寬×5mm厚(含3mm的芯板鑲槽)，而且在10mm×10mm正方形截面段與圓同軸線內(nèi)導(dǎo)體之間還帶有一段過渡墊塊，實(shí)際調(diào)試時(shí)，通過此過渡墊塊調(diào)整喇叭接頭處階梯過渡段的匹配。
為了實(shí)現(xiàn)漸變，將GTEM室的芯板與同軸插座軸線之間的夾角分散在斧形塊輸入端及其中部。斧形塊與芯板之間采用楔形過渡連接，由于斧形塊上方離頂板距離較近，芯板尺寸突變對(duì)特性阻抗影響明顯，所以在芯板上又加了一塊梯形匹配過渡板。芯板上在連接螺釘部位開有腰圓調(diào)整孔，以補(bǔ)償整個(gè)GTEM小室組裝時(shí)的累計(jì)誤差，使斧形塊端部與喇叭頭外導(dǎo)體之間的間距不確定量控制在0.2mm以內(nèi)。
本實(shí)用新型中有接頭輸入段的N型接頭外導(dǎo)體11，N型接頭插針12，聚四氟乙烯小絕緣支撐子13，N-L27一體化接頭外導(dǎo)體14，N-L27一體化接頭內(nèi)導(dǎo)體15，聚四氟乙烯大絕緣支撐子16。接頭擴(kuò)展段的可更換式過渡轉(zhuǎn)接座27(與同軸喇叭頭21焊接)，N-L27一體化接頭內(nèi)導(dǎo)體安裝定位螺紋孔22，斧形過渡塊23，斧形塊與芯板連接槽24，匹配過渡板25，固定式喇叭過渡頭26。截止波導(dǎo)式阻抗微調(diào)結(jié)構(gòu)的蓋帽31，芯板調(diào)節(jié)螺母32，截止波導(dǎo)管33，安裝法蘭34；聚四氟乙烯芯板懸掛桿35。GTEM室外導(dǎo)體4。芯板5葫蘆形芯板懸掛孔51。
N型接頭外導(dǎo)體11和N-L27一體化接頭外導(dǎo)體14通過螺紋連接，N型接頭插針12和N-L27一體化接頭內(nèi)導(dǎo)體15采用螺紋連接，并利用聚四氟乙烯小絕緣支撐子13進(jìn)行定位。接頭輸入段的N-L27一體化接頭外導(dǎo)體14和接頭擴(kuò)展段的過渡轉(zhuǎn)接座27通過4個(gè)螺釘連接，N-L27一體化接頭內(nèi)導(dǎo)體15和斧形過渡塊23通過螺紋22連接，并利用聚四氟乙烯大絕緣支撐子16定位?？筛鼡Q式同軸喇叭頭21和固定式喇叭過渡頭26通過螺釘連接，斧形過渡塊23與芯板5通過連接槽24相連，并采用螺釘固定。固定式喇叭過渡頭26和GTEM室外導(dǎo)體4通過螺釘固定。蓋帽31與截止波導(dǎo)管33通過螺紋連接，芯板調(diào)節(jié)螺母32通過螺紋套在聚四氟乙烯芯板懸掛桿35上部實(shí)現(xiàn)對(duì)芯板高度的調(diào)節(jié)，截止波導(dǎo)管33通過螺紋與安裝法蘭34連接，安裝法蘭34通過螺釘固定在GTEM室外導(dǎo)體上4，聚四氟乙烯芯板懸掛桿35通過葫蘆形孔51和芯板5相連接。
具體結(jié)構(gòu)為其中接頭輸入段的N型接頭外導(dǎo)體11與一體化接頭外導(dǎo)體14相接，N型接頭插針12與一體化接頭內(nèi)導(dǎo)體15相接并由小絕緣支撐子13固定在N型接頭外導(dǎo)體11與一體化接頭外導(dǎo)體14內(nèi)的連接處，一體化接頭外導(dǎo)體14的大開口端與過渡轉(zhuǎn)接座27連接；接頭擴(kuò)展段的同軸喇叭頭21的小開口端與過渡轉(zhuǎn)接座27焊接，同軸喇叭頭21的大開口端接喇叭過渡頭26，在過渡轉(zhuǎn)接座27的內(nèi)端口設(shè)有大絕緣支撐子16，斧形過渡塊23位于同軸喇叭頭21內(nèi)，斧形過渡塊23的一端接內(nèi)導(dǎo)體15和大絕緣支撐子16，另一端接芯板5和匹配過渡板25；GTEM室外導(dǎo)體4的小開口端接喇叭過渡頭26的大開口端，阻抗微調(diào)裝置部分的法蘭34位于GTEM室外導(dǎo)體4壁上的通孔處與截止波導(dǎo)管33相連接，蓋帽31位于截止波導(dǎo)管33的上部，芯板懸掛桿35位于截止波導(dǎo)管33的中心軸線處，芯板調(diào)節(jié)螺母32位于芯板懸掛桿35的上部，芯板懸掛桿35的下部與GTEM室外導(dǎo)體4中的芯板5連接。斧形過渡塊23與大絕緣支撐子16通過斧形過渡塊3上的定位螺紋孔22用螺釘連接；斧形過渡塊23與芯板5通過斧形過渡塊23上的連接槽用螺釘連接；匹配過渡板25通過芯板5上的腰圓孔與芯板連接。
權(quán)利要求1.一種阻抗匹配用同軸接頭，其特征在于該輸入接頭分為接頭輸入段、接頭擴(kuò)展段、阻抗微調(diào)裝置三個(gè)部分；其中接頭輸入段的N型接頭外導(dǎo)體(11)與一體化接頭外導(dǎo)體(14)相接，N型接頭插針(12)與一體化接頭內(nèi)導(dǎo)體(15)相接并由小絕緣支撐子(13)固定在N型接頭外導(dǎo)體(11)與一體化接頭外導(dǎo)體(14)內(nèi)的連接處，一體化接頭外導(dǎo)體(14)的大開口端與過渡轉(zhuǎn)接座27連接；接頭擴(kuò)展段的同軸喇叭頭(21)的小開口與過渡轉(zhuǎn)接座27連接，同軸喇叭頭(21)的大開口端接喇叭過渡頭(26)；在過渡轉(zhuǎn)接座(27)的內(nèi)端口設(shè)有大絕緣支撐子(16)，斧形過渡塊(23)位于同軸喇叭頭(21)內(nèi)，斧形過渡塊(23)的一端接內(nèi)導(dǎo)體(15)和大絕緣支撐子(16)，另一端接芯板5和匹配過渡板(25)；GTEM室外導(dǎo)體(4)的小開口端接喇叭過渡頭(26)的大開口端；阻抗微調(diào)裝置部分的法蘭(34)位于GTEM室外導(dǎo)體(4)壁上的通孔處與截止波導(dǎo)管(33)相連接，蓋帽(31)位于截止波導(dǎo)管(33)的上部，芯板懸掛桿(35)位于截止波導(dǎo)管(33)的中心軸線處，芯板調(diào)節(jié)螺母(32)位于芯板懸掛桿(35)的上部，芯板懸掛桿(35)的下部與GTEM室外導(dǎo)體(4)中的芯板(5)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗匹配用同軸接頭，其特征在于斧形過渡塊(23)與大絕緣支撐子(16)通過斧形過渡塊(23)上的定位螺紋孔(22)用螺釘連接；斧形過渡塊(23)通過斧形過渡塊(23)上的連接槽(24)及芯板上的腰圓孔與芯板連接；匹配過渡板(25)通過芯板上的腰圓孔與芯板連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻抗匹配用同軸接頭，其特征在于芯板懸掛桿(35)與芯板(5)通過葫蘆形芯板懸掛孔(51)連接。
專利摘要阻抗匹配用同軸接頭是一種能夠有效解決吉赫茲?rùn)M電磁波室從9kHz到18GHz頻段內(nèi)的阻抗匹配難題，適用于電磁兼容及相關(guān)測(cè)試用GTEM室，該輸入接頭分為接頭輸入段、接頭擴(kuò)展段、阻抗微調(diào)裝置三個(gè)部分；其中接頭輸入段的N型接頭外導(dǎo)體(11)與一體化接頭外導(dǎo)體(14)相接，N型接頭插針(12)與一體化接頭內(nèi)導(dǎo)體(15)；接頭擴(kuò)展段的同軸喇叭頭(21)的小開口端過渡轉(zhuǎn)接座(27)，大開口端接喇叭過渡頭(26)，斧形過渡塊(23)的一端接大絕緣支撐子(16)，另一端接匹配過渡板(25)；GTEM室外導(dǎo)體(4)的小開口端接喇叭過渡頭(26)的大開口端，阻抗微調(diào)裝置部分位于GTEM室外導(dǎo)體(4)壁上的通孔處。
文檔編號(hào)G01R29/08GK2771871SQ20052006889
公開日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2005年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月4日
發(fā)明者蔣全興, 周忠元, 景莘慧, 湯仕平, 張嫻 申請(qǐng)人:東南大學(xué)