專利名稱：T形波導(dǎo)扭轉(zhuǎn)變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種也稱為波導(dǎo)扭轉(zhuǎn)變換器的波導(dǎo)接頭(waveguidejunction),用 于連接呈現(xiàn)90°角度偏移的波導(dǎo)。
背景技術(shù)：
波導(dǎo)扭轉(zhuǎn)用來(lái)旋轉(zhuǎn)場(chǎng)方向以{投現(xiàn)角度偏移的兩個(gè)波導(dǎo)匹配。在本領(lǐng)域己 知的解決方法中，禾,從輸入波導(dǎo)至懶出波導(dǎo)的頓的角度步長(zhǎng)，使電場(chǎng)的矢 量在中間波導(dǎo)段(section)中旋轉(zhuǎn)。基于角度的增加，^角度步長(zhǎng)引起波的部 分反射。在合理的設(shè)計(jì)中，這些部分反射應(yīng)該在中心頻率上取消；因此，旨 段的長(zhǎng)度最好為波導(dǎo)波長(zhǎng)的四分之一 (或者其中奇數(shù)倍)?？偟膸捜Q于波導(dǎo) 段的數(shù)量。
本領(lǐng)域中的波導(dǎo)扭轉(zhuǎn)一般基于階鵬轉(zhuǎn)(step-twist)段，如在IRE Trans. Microwave Theory Tech.,vol.MTT-3,pp44-52 ， Oct.1955中Wheeler，HA等人的 "Step-twist waveguide components (M扭轉(zhuǎn)波導(dǎo)部件)"中所介紹的。為適應(yīng) 兩個(gè)接口波導(dǎo)與T形校準(zhǔn)(即90°角度偏移)的相互連接，除了考慮中間步長(zhǎng) 之間的角度偏移之外，還考慮沿一個(gè)接口波導(dǎo)的橫截面軸向的偏移來(lái)修改該方 法。該設(shè)計(jì)的一個(gè)合理實(shí)現(xiàn)方式是可以在一段中^fOT本領(lǐng)域的CNC 5開磨工藝加 工來(lái)自凸緣面(flangefece)的結(jié)構(gòu)。然而，這種設(shè)計(jì)只能應(yīng)用于不艦兩個(gè)變 換器步長(zhǎng)的情況，對(duì)于可實(shí)現(xiàn)的性能(即，電壓駐波比，VSWR，和帶寬)這 產(chǎn)生了相當(dāng)大柳蹄ij。部件的長(zhǎng)度由頻帶確定，即每個(gè)變換器的長(zhǎng)度步進(jìn)操作 頻帶的中心頻率的波導(dǎo)波長(zhǎng)的四分之一。這一事實(shí)導(dǎo)致了現(xiàn)有技術(shù)的另一缺陷， 就是該解決方法一般在凸緣相互連接(接口)處呈現(xiàn)角度偏移。結(jié)果，當(dāng)在密 封(加壓的)波導(dǎo)系統(tǒng)中4OT這個(gè)部件時(shí)需要特殊的(即，非標(biāo)準(zhǔn))凸緣密封。
本領(lǐng)域已知的可割，軍決方法是由兩^分構(gòu)成的情況，所述兩個(gè)部分必 須被連接以形成全功能接頭。這些接頭的兩個(gè)部分樣式考慮到更復(fù)雜的加工， 結(jié)果實(shí)現(xiàn)艦的性能，但是這種接頭的審U造比較復(fù)雜，昂貴且費(fèi)時(shí)。如果利用兩個(gè)(或多個(gè))部分，它們需要以合適的方式被結(jié)合，這增加了制造的難度和 花費(fèi)。它們可用螺絲安裝，但如果該部件用于加壓的波導(dǎo)系統(tǒng)中時(shí)，這種解決 方法需要在分離面^ffl客尠卜的密封手段。另一種方法是^ffl焊接或銅焊的結(jié)合， 然而，這種解決方法需要小心選擇基本(和表面)材料以及整體結(jié)構(gòu)以適應(yīng)額 外工藝的需要。另外，兩個(gè)(或更多)部分的部件的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生額外的容差(例 如，擬合所述部分)，這可能損害最佳性能。
US6， 756， 861中記載了本領(lǐng)域已知的另一種解決方法。該解決方法允許 具有任意偏移的正交校準(zhǔn)的波導(dǎo)對(duì)接。但是對(duì)于T形結(jié)構(gòu)，附加彎曲必須結(jié)合 到該結(jié)構(gòu)中，其增加了尺寸，并且該單元變得龐大。還應(yīng)該注意到，這樣的解 決方法一般需要扭轉(zhuǎn)包括兩個(gè)部分。
因此，改進(jìn)的波導(dǎo)接頭是有利的，并且特別的，其具有良好性會(huì)鵬征以及
容易制造。

發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)的，本發(fā)明優(yōu)選探求減輕、緩和或消除，一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的或任何 組合的缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，公開了用于連接兩個(gè)波導(dǎo)的接頭，在它們的橫截 面的縱向(longitudinal)對(duì)稱軸之間具有大致90°的角度偏移。所述接頭包括第 一接口和第二接口用來(lái)連接所述波導(dǎo)，且還包括至少第一變換器段和第二變 換器段，都具有大致矩形的橫截面，并且在它們的橫截面的縱向?qū)ΨQ舶之間具 有所述90°的角度偏移，其中i亥第一和該第二變換器段以形成T形連接的方式
被連接且該第一變換器段在其寬壁上具有第一凸脊，該第二變換器段在其寬壁 上具有第二凸脊，其中具有第二脊的該寬壁與該第一變換器段的該頂部窄壁相 連接，并且該脊重4J文置。
可替代地，該接頭包括四個(gè)變換器段，在該接頭的每一側(cè)有兩個(gè)，其中第 三變換器段與無(wú)角度偏移的該第一變換器段相連接，第四變換器段與無(wú)角度偏 移的該第二變換器段相連接，其中在該第三和第四變換器段中的該脊的高度比 在該第一和第二變換器段中的脊的高度要小。
地，脊在它們的頂截面中重疊，并且更i^t也，脊具有平坦的頂部。
在一個(gè)實(shí)施例中，該脊中的至少一個(gè)是T形的。在一個(gè)實(shí)施例中，第一接口和該第一變換器段不對(duì)稱艦準(zhǔn)，織一接口 的窄壁向該第一變換器段的窄壁移動(dòng)，其與具有該第二脊的該第二變換器段的 該寬對(duì)目連接。
優(yōu)選的，該第二脊大致位于該第二變換器段的寬壁的中心。 在另一個(gè)實(shí)施例中，該接頭還包括位于該第一變換器段和織一接口之間 的第一波導(dǎo)延伸和位于在織二變換器段和織二接口之間的第二波導(dǎo)延伸。
本發(fā)明的進(jìn)一步特征將^AJi權(quán)利要求中進(jìn)行闡述。
本發(fā)明有益地使得呈90度的角度偏移的波導(dǎo)相互連接一 提供緊湊的尺寸，
容易使用一塊固體金屬進(jìn)行制造且在寬頻帶上的高性能性質(zhì)(尤其是低
VSWR)o該接頭沒(méi)有向連接波導(dǎo)呈現(xiàn)角度偏移且因此招可標(biāo)準(zhǔn)凸緣的相互連接 (如，在密封的波導(dǎo)系統(tǒng)中)都沒(méi)有問(wèn)題。另外，該制造部分的長(zhǎng)度可以適合 ^配的需要一，再取決于工作頻帶。該T形扭轉(zhuǎn)很好適用于執(zhí)行多饋電 天線網(wǎng)絡(luò)的偏振調(diào)整，即，現(xiàn)有的多饋電陣列的饋電可以裝配有這種T形扭轉(zhuǎn) 來(lái)執(zhí)，Til正交偏振。


從結(jié)合附圖的下面詳細(xì)描述中，將更全面地了解和理解本發(fā)明，其中 圖1是示出在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中被相互連接的兩個(gè)波導(dǎo)的橫截面(在T 形SBS中)對(duì)準(zhǔn)的示意圖2歸出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于連接兩個(gè)波導(dǎo)的接頭的示意亂 圖3A和圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)可替代的實(shí)施例在兩^1像配置中的
變換器段的l纖面；
圖4是示出了在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中被相互連接的兩個(gè)波導(dǎo)橫截面(在T
形ses中)對(duì)準(zhǔn)的示意圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于連接兩個(gè)波導(dǎo)的接頭的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1和圖3，示出了用于連接兩個(gè)波導(dǎo)的接頭。為了清楚起見，附圖示 意性ite現(xiàn)本發(fā)明，忽略對(duì)理解本發(fā)明非必要的元件和線。
本發(fā)明的原理如圖1所示，其中通過(guò)第一波導(dǎo)101和第二波導(dǎo)103的1f^面示出了T形配置的90。波導(dǎo)接頭。參考圖2，第一矩形波導(dǎo)IOI (在圖2中未 示出)ffiil第一接口 102連接該接頭的第一變換器段202?？椧蛔儞Q器段202 具有與第一波導(dǎo)101相同的定向(g卩，沒(méi)有角度偏移)。相{叫也，第二矩形波導(dǎo) 103 (在圖2中未示出)M31第二接口104連接該接頭的第二變換器段206，其 具有與第二波導(dǎo)103相同的定向?？椧缓偷诙儞Q器段202和206均具有大 致矩形的橫截面，且均具有在^t截面的縱向?qū)ΨQ軸之間的90度的角度偏移。 i亥第一 202和第二 206變換器段以形成T形連接的方式被連接。該第一和第二 變換器段202， 206中的每一個(gè)分別具有一個(gè)脊204和208?，F(xiàn)在參考圖3A，具有矩 ^黃截面的接口波導(dǎo)102、 104與，一和第二波 導(dǎo)變換器段202和206相連接，第一和第二波導(dǎo)變換器段202和206的*都 具有^^蟲的脊204和208，其分別從它們的寬壁210和212延伸至所述矩形禾纖 面?？椧蛔儞Q器段202在其寬壁之一210上具有第一凸脊204，織二變換器 段206在其寬壁之一 212上具有第二凸脊208，其中具有第二脊208的該寬壁 212與第一變換器段202的窄壁相連接，并且脊204和206重疊放置。圖3A示 出后續(xù)橫截面的示意圖。接口 102和104的TOg面使用點(diǎn)線g。具有垂rn^ 準(zhǔn)的矩形接口 (寬壁與垂直軸平行)被連接到具有較小的橫截面的第一波導(dǎo)變 換器段202，其不對(duì)稱地位于ft^關(guān)于接口凈纖面的頂壁。另外，織一變換器 段202具有從其寬壁之一 210延伸至變換器段(圖3A A妓寬壁)的第一脊204。 該脊具有從橫截面的中心位置向其頂壁的偏移。具有水平對(duì)準(zhǔn)的寬壁的該第二 接口 104與具有較小，M面的該第二波導(dǎo)變換器段206連接。這兩個(gè)橫截面的 彼 7隹幾乎是對(duì)稱的。該第二變換器段206示出從頂寬壁212延伸到幾乎與 該垂直軸對(duì)稱的該矩形橫截面的第二脊208。第一和第二變換器段202和206 以T形方式互相連接，gp，織一變換器段202的頂窄壁和該第二變換器段206 的頂寬壁212被^&t鵬夂置在一起，其中， ^黃截面幾乎與垂直軸對(duì)稱。變 換器段202和206的脊204和208械重疊，這是由于該第一變換器段206的 該第一脊204位置的偏移。變換器段202和206的長(zhǎng)度大約為專用的脊形橫截 面的四分之一波導(dǎo)波長(zhǎng)。該脊204和208提供了電力，中和 以得到在變換 器段202和206的連接處的正交極化之間的倉(cāng)遣轉(zhuǎn)化。第一 202和第二 206變換器段各自90°的角度偏移實(shí)現(xiàn)了該整個(gè)90。的 偏移。在圖2和圖3A所示的實(shí)施例中，該脊204和209具有平面狀頂部。然而，本發(fā)明預(yù)期是脊204和208的頂也可具有不同的皿。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3A所示，織一脊204位于與織一變換器段202 的該寬壁210的中心具有偏移處，其中，二脊208大致位于該第二變換器段 206的寬壁212的中心。
在一個(gè)實(shí)施例中，該第一接口102和，一變換器段202不對(duì)稱對(duì)準(zhǔn)，且 該第一接口的窄壁朝向該第一變換器段的窄壁移動(dòng)，該第一變換器段的窄壁與 具有第二脊208的該第二變換器段的寬壁相連接，且，二接口 104和該第二 變換器段206的對(duì)準(zhǔn)基本加爾。
在傷選的實(shí)施例中，該脊204和208在它們的頂截面重疊。 在空的矩形波導(dǎo)中，基本波導(dǎo)模(TE10-模)的電場(chǎng)矢量總是與波導(dǎo)的寬(寬 尺寸)垂直。同樣適用于具有脊204和208的變換器段202和206中基;^莫式 的電場(chǎng)的主要部件。該傳送波的扭轉(zhuǎn)(電場(chǎng)矢量的方向變化)以90°的角度步 ^iKl脊204 ， 208 ^z:在電場(chǎng)的集中上。另外，該電場(chǎng)在兩邊必須具有同樣的 場(chǎng)部件來(lái)得至脂瞳的合適耦合準(zhǔn)送。ilW發(fā)明中所提出的在變換器段中隨 的脊可獲得這些先決條件。
應(yīng)該注意的是，由于Sii脊204， 208加載，該變換器段202 ， 206的截止 頻率比現(xiàn)有技術(shù)中已知的波導(dǎo)連接的截止頻率顯著降低。這個(gè)事實(shí)使得與現(xiàn)有 技術(shù)中己知的解決方法相比變換器段202， 206顯著變短，g卩，根據(jù)本發(fā)明的接 頭更加緊湊。然而，本發(fā)明還提供了使其長(zhǎng)度適應(yīng)特殊需要的可能，其有時(shí)候 可以有助于避免額外的波導(dǎo)5更件。其通過(guò)以下方式得到由于該變換器段206， 206具有與該連接的波導(dǎo)101， 103同樣的定向，所以可以在，一變換段202 和i織一接口 102之間方爐害矽卜的任象波導(dǎo)。類似的，可以在該第二變換器段 206和織二接口104之間方爐客尠卜的波導(dǎo)段?？商娲?，該接口段102和104
的長(zhǎng)度可以制淑臠足實(shí)際ses的尺寸需要。
所描述的具有兩個(gè)變換器的步長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)適合具有操作帶寬高達(dá)10% (VSWR例如<1.06)的設(shè)計(jì)。在可替代的實(shí)施例中，對(duì)于更大的帶寬需要，可 以在，接口和上述第一和第二變換器段202和206的相互連接之間考慮客妙卜 的變換器段。在這個(gè)可替代的實(shí)施例中，如圖5所示，該接頭包括四個(gè)變換器 段，在接頭的每一邊有兩個(gè)。第三變換器段502與織一變換器段202相連接， 其中，三和第一變換器段具有同樣的角度定向。第四變換器段506與該第二變換器段206相連接，且該第四和第二變換器段具有同樣角度定向。該第三和 第四變換器段均具有位于和該第一和第二變換器段202 ， 206的第一和第二脊 204， 208大致相同的位置上的脊(分別為第三脊504和第四脊508)。該第一 204 和第二 208脊的高度分別比織三504和第四508脊的高度高。這導(dǎo)致了接頭 的幾何形狀會(huì),由一個(gè)固體塊金屬容易制造。如圖5所示的該第二 206和第四 506變換器段只具有與脊的不同尺寸相同的尺寸。然而，本發(fā)明的預(yù)期中，該第 二 206禾口第四506變換器段的尺寸可以不同，如同在圖5所示的，一 202和 第三502變換器段的情況下?？椧蛔儞Q器段202直接與i織二變換器段206 相連接(即，該第三502和第四506變換器段是在外面的)。通常，該變換器段具有同樣尺寸的橫截面。內(nèi)部(即，第三和第四)和外部 (即，第一和第二202， 206)的變換器段的脊的不同尺寸可獲得變換(扭轉(zhuǎn)該 電場(chǎng)方向和傳播的波的磁矢量)。通常在第一和第二變換器段202和206中的脊 的高度比在第三和第四變換器段中的高度要大(內(nèi)部變換器段的脊的脊的間距 較小)這一事實(shí)保持了對(duì)接頭有利的生產(chǎn)特性。然而，在本發(fā)明的預(yù)期中，在 可替代的實(shí)施例中，該第三和第四變換器段不需要具有和第一及第二變換^l段 202， 206相同的的^M纖面尺寸。在特殊設(shè)計(jì)中，當(dāng)允許容易制造時(shí)，麟三和第四段的^:橫截面可以用 —步改進(jìn)性能。在天線饋電系統(tǒng)的應(yīng)用中，特別地在多饋電天線中，相位定向可能是特別 關(guān)心的。在可替代的實(shí)施例中，該介紹的新穎的組件設(shè)計(jì)允許該輸入信號(hào)從一 個(gè)接口傳蹈'拐一接口上的相反場(chǎng)方向。這是與圖3A所示相似的變換器結(jié)構(gòu)， 但是在垂直軸與圖3B所示鏡像。圖3B的這個(gè)可替代的實(shí)施例提供了與圖3A 所示的初始瞎況相反的電場(chǎng)方向(180度相位)。該接口適合以該波導(dǎo)101， 103也具有與接頭的各段相同的對(duì)稱舶的方式連 接波導(dǎo)'101， 103。接頭的接口通常展現(xiàn)與波導(dǎo)相同的定向的事實(shí)便于執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 密封手段，這對(duì)于加壓的波導(dǎo)系統(tǒng)中的應(yīng)用是必要的。在本發(fā)明的可替代的實(shí)施例中，具有例如3個(gè)變換器段的接頭也是可能的。 這種情況下， 一個(gè)變換器段具有與該第一接口波導(dǎo)相同的角^t準(zhǔn)的且保持兩 個(gè)變換器段與該第二接口波導(dǎo)的角度對(duì)準(zhǔn)。在具有一個(gè)段的該變換器的第一部 分和具有兩個(gè)段的第二部分之間出現(xiàn)90度的角度偏移。參考圖4，示出了該接頭的可劍戈的實(shí)施例。在該可割戈實(shí)施例中，脊中的至少一個(gè)為T形，402。 -
該接頭 地由一塊金屬?gòu)耐咕壝骈_始研磨的工藝中制造。然而，在本發(fā) 明的預(yù)期內(nèi)，也可以fOT可替代的加工方法。原則上，該部件也可以容易地由 鋁甚至由鍍金屬塑料中的壓鑄方法制造。在研磨情況下，該接頭在橫截面的拐 角展示了某一半徑。然而，完全矩形的形狀也是可能的，對(duì)于高產(chǎn)量生產(chǎn)其是 合適的解決辦
權(quán)利要求
1、用于連接兩個(gè)波導(dǎo)(101，103)的接頭，在它們的橫截面的縱向?qū)ΨQ軸之間具有大致90°的角度偏移，所述接頭包括第一接口(102)和第二接口(104)用以連接所述波導(dǎo)(101，103)，且還包括至少第一變換器段(202)和第二變換器段(206)，都具有大致矩形的橫截面，并且在它們的橫截面的縱向?qū)ΨQ軸之間具有所述90°的角度偏移，其中該第一和該第二變換器段(202和206)以形成T形連接的方式被連接且該第一變換器段(202)在其寬壁(210)上具有第一凸脊(204)，該第二變換器段(206)在其寬壁(212)上具有第二凸脊(208)，其中具有第二脊(208)的該寬壁(212)與該第一變換器段(202)的該頂部窄壁相連接。
2、 如權(quán)利要求l所述的接頭，其中該脊(204和208)重fi^爐。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的接頭，該接頭包括四個(gè)變換器段，在該接頭的 每一側(cè)有兩個(gè)，其中第三變換器段(502)與無(wú)角度偏移的該第一變換器段(202) 相連接，第四變換器段(506)與無(wú)角度偏移的，二變換器段(206)相連接， 其中在織三(502)和第四(506)變換器段中的該脊(504 ， 508)的高度比 在該第一和第二變換器段(202 ， 206)中的脊(204， 208)的高度要小。
4、 如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接頭，其中該第二脊(208)大致位于該 第二變換器段(206)的該寬壁(212)的中心。
5、 如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接頭，其中該第一脊(204)位于與織 一變換器段(202)的該寬壁(210)的中心具有偏移處。
6、 如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求戶，的接頭，其中該變換器段(202和206)的 豐ia面比各自接口的橫截面小。
7、 如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接頭，其中織一接口和該第一變換器段 (202)不對(duì)稱i艦準(zhǔn)，織一接口的窄壁向i織一變換器段的窄壁移動(dòng)，其與具有該第二脊(208)的該第二變換器段的該寬壁相連接。
8、 如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接頭，其中織二接口和織二變換器段 (206)的對(duì)準(zhǔn)大imi爾。
9、 如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接頭，其中該接頭還包括位于，一變換 器段(202)和i魏一接口之間的第一波導(dǎo)延伸和位于在該第二變換器段(206)和i魏二接口之間的第二波導(dǎo)延伸。
10、 如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接頭，其中該脊(204， 208， 504， 508)具有平坦的頂部。
11、 如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接頭，其中該脊中的至少一個(gè)是T形的 (402)。
12、 如權(quán)禾腰求2-11中任一項(xiàng)所述的接頭，其中該脊(204， 208， 504， 508)在它們的頂截面中重疊。
13、 如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接頭，其中該第一和第二變換器段(202， 206)的，纖面具有同樣的尺寸。
14、 如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的接頭，其中所述接頭由一個(gè)單片金屬塊 制造。
15、 如權(quán)利要求2-14中任一項(xiàng)所述的接頭，其中至少，一 (204)禾口第 三(504)脊或者該第二 (208)和第四(508)脊是不對(duì)準(zhǔn)的。
16、 參考圖1到圖5大致如上面描述的用于連接兩個(gè)波導(dǎo)的接頭。
全文摘要
用于連接兩個(gè)波導(dǎo)(101，103)的接頭，在它們的橫截面的縱向?qū)ΨQ軸之間具有大致90°的角度偏移，所述接頭包括第一接口(102)和第二接口(104)用來(lái)連接所述波導(dǎo)(101，103)，且還包括至少第一變換器段(202)和第二變換器段(206)，都具有大致矩形的橫截面，并且在它們的橫截面的縱向?qū)ΨQ軸之間具有所述90°的角度偏移，其中該第一和該第二變換器段(202和206)以形成T形連接的方式被連接且該第一變換器段(202)在其寬壁(210)上具有第一凸脊(204)，該第二變換器段(206)在其寬壁(212)上具有第二凸脊(208)，其中具有第二脊(208)的該寬壁(212)與該第一變換器段(202)的該頂部窄壁相連接，該脊(204和208)重疊放置。
文檔編號(hào)H01P1/165GK101322283SQ200680042797
公開日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2006年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月17日
發(fā)明者U·羅森貝格, U·馬爾 申請(qǐng)人:愛立信股份有限公司