一種適合多通道嵌套氣密高功率微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈及實現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適合多通道嵌套氣密高功率微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈及實現(xiàn)方法，同軸內(nèi)導(dǎo)體穿過波導(dǎo)的位置位于波導(dǎo)寬邊的中心，頂部短路塊和底部短路塊為圓弧形，其內(nèi)表面與波導(dǎo)寬邊相切；頂部短路塊和底部短路塊分別與頂部外圓環(huán)和底部外圓環(huán)相緊靠；頂部外圓環(huán)和底部外圓環(huán)分別深入輸出波導(dǎo)和輸入波導(dǎo)部分的頭部倒角；頂部同軸外導(dǎo)體和底部同軸外導(dǎo)體分別與輸出波導(dǎo)和輸入波導(dǎo)連接的位置倒角；使用多個密封圈和密封墊實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)氣密；整體結(jié)構(gòu)關(guān)于轉(zhuǎn)動中心對稱，從而使頂部同軸外導(dǎo)體、底部同軸外導(dǎo)體可以被其他鉸鏈嵌套在內(nèi)；同軸內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)部可以嵌套其他鉸鏈；同時移動底部外圓環(huán)、底部內(nèi)圓環(huán)、頂部外圓環(huán)和頂部內(nèi)圓環(huán)作為調(diào)試手段。
【專利說明】
一種適合多通道嵌套氣密高功率微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈及實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于雷達天饋線技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及多通道嵌套高功率微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]各類機械掃描雷達為了搜索目標、跟蹤目標，其天線必須隨時旋轉(zhuǎn)。微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈能夠完成天線旋轉(zhuǎn)時微波信號傳輸。根據(jù)微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈的轉(zhuǎn)動作用，可分為方位微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈，縱搖微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈，橫搖微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈。根據(jù)鉸鏈傳輸通道的數(shù)量，可分為單通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈，雙通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈，多通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈。微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈是雷達系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，繞軸向360。轉(zhuǎn)動時，要求微波信號能夠穩(wěn)定、低損耗通過。多功能機械掃描雷達利用多通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈，同時傳輸多路信號，能夠完成多種任務(wù)，而小型化多功能機械掃描雷達對多通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈的尺寸提出了更高的要求，尺寸更小的多通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈是研究的重點。多通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈的結(jié)構(gòu)可分為堆積式、嵌套式、混合式。堆積式多通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈采用多個單通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈層層堆砌，嵌套式多通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈采用多個單通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈環(huán)環(huán)嵌套，混合式多通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈既使用堆積式結(jié)構(gòu)，又使用嵌套式結(jié)構(gòu)。多個單通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈以嵌套式結(jié)構(gòu)組成多通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈，軸向尺寸最小。研究可嵌套或可被嵌套的單通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈是設(shè)計軸向尺寸小的多通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]高功率微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈大功率通道一般采用專利“一種大功率超寬帶雙路旋轉(zhuǎn)餃鏈的實現(xiàn)方法” (ZL200910120083.7)中的大尺寸門鈕作為模式變換器實現(xiàn)波導(dǎo)-同軸模式的轉(zhuǎn)換。但雷達威力的提高對微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈的耐功率指標提出了更高的要求，超出大尺寸門鈕作為模式變換器的旋轉(zhuǎn)鉸鏈的功率容量。本發(fā)明為了提高微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈耐功率，采用了兩種方法:1、設(shè)計耐功率更高的變換器2、將微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈設(shè)計為氣密結(jié)構(gòu)，充入惰性氣體。
[0004]本發(fā)明涉及的一種適合多通道嵌套氣密高功率微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈，同軸內(nèi)導(dǎo)體穿過波導(dǎo)寬邊的位置位于波導(dǎo)寬邊的中心，整體結(jié)構(gòu)對稱，適合組成多通道嵌套式微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈。本發(fā)明涉及的一種適合多通道嵌套氣密高功率微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈累積制造公差對其性能影響較大，因此設(shè)計多種調(diào)試方法修正累積制造公差的影響，并針對調(diào)試方法進行氣密性設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及的一種適合多通道嵌套氣密高功率微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈及實現(xiàn)方法，主要用于解決大尺寸門鈕作為模式變換器的旋轉(zhuǎn)鉸鏈功率容量不夠高的問題，以及解決使用多種調(diào)試手段修正該鉸鏈產(chǎn)品累積制造公差的問題，同時本發(fā)明適合組成多通道嵌套式微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈。本發(fā)明中同軸內(nèi)導(dǎo)體穿過波導(dǎo)寬邊的位置處于波導(dǎo)寬邊中心，整體結(jié)構(gòu)對稱，適合組成多通道嵌套式微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈;設(shè)計了一種耐功率更高的模式變換器;設(shè)計了該鉸鏈的多種調(diào)試方法，并針對調(diào)試方法進行了該鉸鏈的氣密性設(shè)計。本發(fā)明適合組成多通道嵌套式微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈，并且耐功率較門扭式更高。本發(fā)明具有以下技術(shù)特點:1.同軸內(nèi)導(dǎo)體41穿過波導(dǎo)的位置位于波導(dǎo)寬邊的中心；2.頂部短路塊28和底部短路塊32為圓弧形，其內(nèi)表面與波導(dǎo)寬邊相切;3.頂部短路塊28和底部短路塊32分別與頂部外圓環(huán)7和底部外圓環(huán)16相緊靠;4.頂部外圓環(huán)7和底部外圓環(huán)16分別深入輸出波導(dǎo)I和輸入波導(dǎo)2部分的頭部倒角Ri;
5.頂部同軸外導(dǎo)體9和底部同軸外導(dǎo)體31分別與輸出波導(dǎo)和輸入波導(dǎo)連接的位置倒角R2;
6.使用多個密封圈、密封墊實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)氣密性;7.整體結(jié)構(gòu)關(guān)于轉(zhuǎn)動中心對稱，從而使頂部同軸外導(dǎo)體9、底部同軸外導(dǎo)體31可以被其他鉸鏈嵌套在內(nèi)；8.同軸內(nèi)導(dǎo)體41內(nèi)部可以嵌套其他鉸鏈;9.針對該結(jié)構(gòu)提出的調(diào)試方法易于裝配和調(diào)試。
[0006]本發(fā)明的關(guān)鍵點是:
[0007]1.為了保證同軸內(nèi)導(dǎo)體41穿過波導(dǎo)的位置位于波導(dǎo)寬邊的中心，采用了圓弧形頂部短路塊28和圓弧形底部短路塊32，頂部短路塊28和底部短路塊32內(nèi)表面與波導(dǎo)寬邊相切，且頂部短路塊28和底部短路塊32分別與頂部外圓環(huán)7和底部外圓環(huán)16相緊靠，頂部外圓環(huán)7和底部外圓環(huán)16分別深入輸出波導(dǎo)I和輸入波導(dǎo)2部分的頭部倒角Ri，頂部同軸外導(dǎo)體9和底部同軸外導(dǎo)體31分別與輸出波導(dǎo)和輸入波導(dǎo)連接的位置倒角R2,達到了良好的電性能指標，并且倒角的設(shè)計同時提高了耐功率指標。
[0008]2.多種調(diào)試手段配合使用，修正該型鉸鏈產(chǎn)品累積制造公差。設(shè)計了可移動底部外圓環(huán)16、底部內(nèi)圓環(huán)17、頂部外圓環(huán)7和頂部內(nèi)圓環(huán)6，易于裝配和調(diào)試。
[0009]3.針對調(diào)試方法進行了氣密性設(shè)計，多處設(shè)計了密封圈或密封墊，實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)氣密性。
[0010]4.整體結(jié)構(gòu)關(guān)于轉(zhuǎn)動中心對稱，頂部同軸外導(dǎo)體9和底部同軸外導(dǎo)體31可以被其他鉸鏈嵌套在內(nèi)。
[0011]5.同軸內(nèi)導(dǎo)體41內(nèi)部可以嵌套其他鉸鏈。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為:
[0013]1.設(shè)計了一種耐功率更高的模式變換器，底部模式變換器由底部外圓環(huán)16、底部內(nèi)圓環(huán)17和底部短路塊32組成，頂部模式變換器由頂部外圓環(huán)7、頂部內(nèi)圓環(huán)6和頂部短路塊28組成，耐功率較大尺寸門鈕變換器顯著提高，同時同軸內(nèi)導(dǎo)體41穿過波導(dǎo)的位置位于波導(dǎo)寬邊的中心，使得整體結(jié)構(gòu)關(guān)于轉(zhuǎn)動中心對稱，頂部同軸外導(dǎo)體和底部同軸外導(dǎo)體可以被其他鉸鏈嵌套在內(nèi)，同軸內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)部可以嵌套其他鉸鏈。這對于組成軸向尺寸小、耐功率高的多通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈具有重要意義。
[0014]2.采用了圓弧形頂部短路塊28和底部短路塊32，頂部短路塊28和底部短路塊32內(nèi)表面分別與波導(dǎo)寬邊相切，且頂部短路塊28和底部短路塊32分別與頂部外圓環(huán)7和底部外圓環(huán)16相緊靠，頂部外圓環(huán)7和底部外圓環(huán)16分別深入輸出波導(dǎo)I和輸入波導(dǎo)2部分的頭部倒角R1，頂部同軸外導(dǎo)體9和底部同軸外導(dǎo)體31分別與輸出波導(dǎo)和輸入波導(dǎo)連接的位置倒角R2，達到了良好的電性能指標。
[0015]3.頂部外圓環(huán)7和底部外圓環(huán)16分別深入輸出波導(dǎo)I和輸入波導(dǎo)2部分的頭部倒角R1，頂部同軸外導(dǎo)體9和底部同軸外導(dǎo)體31分別與輸出波導(dǎo)和輸入波導(dǎo)連接的位置倒角R2,提尚了耐功率指標。
[0016]4.整體結(jié)構(gòu)氣密，進一步提高了微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈的耐功率指標。
[0017]5.底部外圓環(huán)16、底部內(nèi)圓環(huán)17、頂部外圓環(huán)7和頂部內(nèi)圓環(huán)6等多個零件的靈活設(shè)計，使裝配和調(diào)試簡便。
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
【附圖說明】
[0019]圖1是一種適合多通道嵌套氣密高功率微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈圖。其中，1-輸出波導(dǎo)，2-輸入波導(dǎo)，3-頂部蓋板，4，5，8，10，12，15，18，19-密封圈，6-頂部內(nèi)圓環(huán)，7-頂部外圓環(huán)，9-頂部同軸外導(dǎo)體，11，13-外軸承，14-外扼流槽，16-底部外圓環(huán)，17-底部內(nèi)圓環(huán)，20，23-密封墊，21-底部蓋板，22-頂部端蓋，24，37-套筒，25，26，35，36-調(diào)整墊圈，27-頂部波導(dǎo)座，28-頂部短路塊，29-卡座，30-固定法蘭，31-底部同軸外導(dǎo)體，32-底部短路塊，33-內(nèi)扼流槽，34-底部波導(dǎo)座，38-內(nèi)軸承，39-底部襯套，40-底部端蓋，41-同軸內(nèi)導(dǎo)體。R1-頂部外圓環(huán)7和底部外圓環(huán)16分別深入輸出波導(dǎo)I和輸入波導(dǎo)2部分的頭部倒角，R2-頂部同軸外導(dǎo)體9和底部同軸外導(dǎo)體31分別與輸出波導(dǎo)和輸入波導(dǎo)連接的位置倒角，H1-頂部外圓環(huán)7、底部外圓環(huán)16分別深入輸出波導(dǎo)I和輸入波導(dǎo)2內(nèi)的高度，W-頂部外圓環(huán)7、底部外圓環(huán)16分別深入輸出波導(dǎo)I和輸入波導(dǎo)2內(nèi)的厚度，H2-頂部內(nèi)圓環(huán)6和底部內(nèi)圓環(huán)17分別到頂部外圓環(huán)7和底部外圓環(huán)16的距離。Φ 1-同軸內(nèi)導(dǎo)體直徑，Φ2-同軸外導(dǎo)體直徑，Φ3-頂部外圓環(huán)7、底部夕卜圓環(huán)16內(nèi)徑，H-輸入波導(dǎo)2和輸出波導(dǎo)I之間距離，b-輸入和輸出波導(dǎo)窄邊長度。
[0020]圖2是底部和頂部短路塊分別在輸入和輸出波導(dǎo)內(nèi)位置示意圖。其中，28-頂部短路塊，32-底部短路塊，7-頂部外圓環(huán)，16-底部外圓環(huán)，41-同軸內(nèi)導(dǎo)體。a-輸入和輸出波導(dǎo)寬邊長度。
【具體實施方式】
[0021 ]本發(fā)明涉及的一種適合多通道嵌套氣密高功率微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈及實現(xiàn)方法，【具體實施方式】如下(參見附圖):
[0022]1.在同軸線特性阻抗Zo為40-60 Ω的前提下，確定同軸內(nèi)、外導(dǎo)體直徑O1I2J足Ζο = 601η(Φι/Φ2)，為保證同軸內(nèi)導(dǎo)體足夠的剛性，一般同軸內(nèi)導(dǎo)體直徑Φι多5mm。為有效降低高次模，必須使工作頻率范圍內(nèi)的最小工作波長滿足Amin >3τ(Φ1+Φ2)/2ο輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)之間距離H根據(jù)軸承空間及安裝位置綜合設(shè)計，尺寸為1.5λ?2λ。外扼流槽14、內(nèi)扼流槽33為深度為λ/4的雙槽組成，λ為鉸鏈中心頻率的波長。
[0023]2.同軸內(nèi)導(dǎo)體穿過波導(dǎo)的位置位于波導(dǎo)寬邊的中心，頂部短路塊28和底部短路塊32為圓弧形，其內(nèi)表面與波導(dǎo)寬邊相切，頂部短路塊28和底部短路塊32分別與頂部外圓環(huán)7和底部外圓環(huán)16相緊靠，頂部外圓環(huán)7和底部外圓環(huán)16內(nèi)徑Φ3= 1.2?1.5 Φ2，頂部外圓環(huán)
7、底部外圓環(huán)16分別深入輸出波導(dǎo)I和輸入波導(dǎo)2內(nèi)的厚度W=0.05?0.2Φ3，頂部外圓環(huán)7和底部外圓環(huán)16分別深入輸出波導(dǎo)I和輸入波導(dǎo)2部分的頭部倒角仏=0.2?0.5W，頂部同軸外導(dǎo)體9和底部同軸外導(dǎo)體31分別與輸出波導(dǎo)和輸入波導(dǎo)連接的位置倒角R2 = 0.1?0.2Φ2，頂部端蓋22與同軸內(nèi)導(dǎo)體41之間，頂部端蓋22與套筒24之間，頂部波導(dǎo)座27與套筒24之間，卡座29與頂部同軸外導(dǎo)體9之間，卡座29與底部同軸外導(dǎo)體31之間，底部波導(dǎo)座34與套筒37之間，套筒37與底部襯套39之間，底部襯套39與底部端蓋40之間分別使用密封圈，頂部端蓋22與頂部蓋板3之間，底部端蓋40與底部蓋板21之間分別使用密封墊。同軸內(nèi)導(dǎo)體穿過波導(dǎo)的位置位于波導(dǎo)寬邊的中心，使得整體結(jié)構(gòu)關(guān)于轉(zhuǎn)動中心對稱，頂部同軸外導(dǎo)體和底部同軸外導(dǎo)體可以被其他鉸鏈嵌套在內(nèi)，同軸內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)部可以嵌套其他鉸鏈。這對于組成軸向尺寸小、耐功率高的多通道微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈具有重要意義。整體結(jié)構(gòu)氣密，進一步提高了微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈的耐功率指標。
[0024]3.頂部外圓環(huán)7和底部外圓環(huán)16分別深入輸出波導(dǎo)I和輸入波導(dǎo)2內(nèi)的高度出=
0.2?0.4b，頂部內(nèi)圓環(huán)6和底部內(nèi)圓環(huán)17分別到頂部外圓環(huán)7和底部外圓環(huán)16的距離H2 =
0.9?1.2b。使用仿真軟件優(yōu)化設(shè)計，在X波段，10%帶寬內(nèi)駐波比達到1.1以下，插入損耗達到0.15dB以下。
[0025]4.該型鉸鏈加工完成后，同時移動底部外圓環(huán)16、底部內(nèi)圓環(huán)17、頂部外圓環(huán)7和頂部內(nèi)圓環(huán)6作為調(diào)試手段，底部外圓環(huán)16與底部波導(dǎo)座34之間，頂部外圓環(huán)17與頂部波導(dǎo)座27之間分別使用調(diào)整墊圈35，26調(diào)節(jié)距離出，底部外圓環(huán)16與底部內(nèi)圓環(huán)17之間，頂部外圓環(huán)7與頂部內(nèi)圓環(huán)6之間分別使用調(diào)整墊圈36，25調(diào)節(jié)距離Hs。上述多個零件的靈活設(shè)計，使裝配和調(diào)試簡便。
【主權(quán)項】
1.一種適合多通道嵌套氣密高功率微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈，其特征為:同軸內(nèi)導(dǎo)體穿過波導(dǎo)的位置位于波導(dǎo)寬邊的中心，頂部短路塊和底部短路塊為圓弧形，其內(nèi)表面與波導(dǎo)寬邊相切，頂部短路塊和底部短路塊分別與頂部外圓環(huán)和底部外圓環(huán)相緊靠，頂部外圓環(huán)和底部外圓環(huán)分別深入輸出波導(dǎo)和輸入波導(dǎo)部分的頭部倒角，頂部同軸外導(dǎo)體和底部同軸外導(dǎo)體分別與輸出波導(dǎo)和輸入波導(dǎo)連接的位置倒角，頂部端蓋與同軸內(nèi)導(dǎo)體之間，頂部端蓋與套筒之間，頂部波導(dǎo)座與套筒之間，卡座與頂部同軸外導(dǎo)體之間，卡座與底部同軸外導(dǎo)體之間，底部波導(dǎo)座與套筒之間，套筒與底部襯套之間，底部襯套與底部端蓋之間分別使用密封圈，頂部端蓋與頂部蓋板之間，底部端蓋與底部蓋板之間分別使用密封墊。2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合多通道嵌套氣密高功率微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈，其特征為:頂部同軸外導(dǎo)體和底部同軸外導(dǎo)體可以被其他鉸鏈嵌套在內(nèi)，同軸內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)部可以嵌套其他鉸鏈。3.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的適合多通道嵌套氣密高功率微波旋轉(zhuǎn)鉸鏈的方法，其特征為:調(diào)試時，同時移動底部外圓環(huán)、底部內(nèi)圓環(huán)、頂部外圓環(huán)和頂部內(nèi)圓環(huán)作為調(diào)試手段，底部外圓環(huán)與底部波導(dǎo)座之間設(shè)計調(diào)整墊圈調(diào)節(jié)底部外圓環(huán)深入到輸入波導(dǎo)內(nèi)的高度，頂部外圓環(huán)與頂部波導(dǎo)座之間設(shè)計調(diào)整墊圈調(diào)節(jié)頂部外圓環(huán)深入到輸出波導(dǎo)內(nèi)的高度，底部外圓環(huán)與底部內(nèi)圓環(huán)之間設(shè)計調(diào)整墊圈調(diào)節(jié)底部內(nèi)圓環(huán)到底部外圓環(huán)的距離，頂部外圓環(huán)與頂部內(nèi)圓環(huán)之間設(shè)計調(diào)整墊圈調(diào)節(jié)頂部內(nèi)圓環(huán)到頂部外圓環(huán)的距離。
【文檔編號】H01P11/00GK106025449SQ201610596548
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月26日
【發(fā)明人】劉朋朋, 朱乙平, 靳連根
【申請人】中國船舶重工集團公司第七二四研究所