一种渐变型阶梯式波导过渡器及其加工方法
【专利摘要】本发明公开了一种渐变型阶梯式波导过渡器及其加工方法，所述波导过渡器包括输入法兰和输出法兰，所述输入法兰和输出法兰具有不同大小的矩形截面，所述输入法兰和输出法兰通过过渡腔相连，其中，所述过渡腔包括两块阻抗渐变的阶梯板及两块边界板，每块阶梯板上形成有多个高度大致相同的台阶，所述两块阶梯板及两块边界板通过钎焊拼接在一起形成中空梯形台结构，所述中空梯形台的一端和输入法兰钎焊连接，另一端和输出法兰钎焊连接。本发明通过设置具有阻抗渐变阶梯板的过渡腔连接标准输入法兰和扁平输出法兰，从而能够在相应带宽内得到小反射的同时大大减少产品体积，过渡腔由两块阶梯板及两块边界板钎焊拼接而成，易于加工并提高加工精度。
【专利说明】一种渐变型阶梯式波导过渡器及其加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种波导过渡器及其加工方法，尤其涉及一种渐变型阶梯式波导过渡器及其加工方法。
【背景技术】
[0002]随着航天科技发展，微波器件在传输损耗、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，对器件体积和重量也提出了小型化的要求，因此标准矩形波导转扁矩波导过渡器应运而生。常见的标准矩形转扁矩接口过渡器主要有渐变过渡器和阶梯式过渡器两种。渐变过渡器设计简单，反射系数小，加工简易，但长度较长，体积较大；阶梯式过渡器可获得较短长度，但反射系数较大，且加工精度低。如标准耵18转四分之一 8了18接口，用户要求频率1.456--1.80(^2，( 1.20，长度? 300臟；从而对设计要求和精度提出了很高的要求。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种渐变型阶梯式波导过渡器及其加工方法，能够在相应带宽内得到小反射的同时大大减少产品体积，易于加工并提高加工精度。
[0004]本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种渐变型阶梯式波导过渡器，包括输入法兰和输出法兰，所述输入法兰和输出法兰具有不同大小的矩形截面，所述输入法兰和输出法兰通过过渡腔相连，其中，所述过渡腔包括两块阻抗渐变的阶梯板及两块边界板，每块阶梯板上形成有多个高度大致相同的台阶，所述两块阶梯板及两块边界板通过钎焊拼接在一起形成中空梯形台结构，所述中空梯形台的一端和输入法兰钎焊连接，另一端和输出法兰钎焊连接。
[0005]上述的渐变型阶梯式波导过渡器，其中，每块阶梯板上形成有四个高度大致相同的台阶。
[0006]上述的渐变型阶梯式波导过渡器，其中，所述阶梯板和边界板为铝材板。
[0007]上述的渐变型阶梯式波导过渡器，其中，所述铝材板的内表面上依次设有镀银层和三价铬钝化保护膜。
[0008]本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案还提供一种上述渐变型阶梯式波导过渡器的加工方法，其中，包括如下步骤提供两块矩形铝材板，在矩形铝材板内表面上设置多个高度大致相同的台阶形成阻抗渐变的阶梯板山)提供两块梯形状铝材板作为边界板，将所述两块阶梯板及两块边界板通过钎焊拼接在一起形成中空梯形台结构作为过渡腔将所述过渡腔的一端和输入法兰钎焊连接，另一端和输出法兰钎焊连接形成阻抗渐变型阶梯式波导过渡器。
[0009]上述的渐变型阶梯式波导过渡器的加工方法，其中，所述步骤4中阶梯板和边界板采用铝基钎料真空钎焊拼接在一起，所述步骤0中过渡腔和输入法兰、输出法兰采用锌基钎料高频感应钎焊连接，所述锌基钎料的焊接温度低于铝基钎料的焊接温度。
[0010]上述的渐变型阶梯式波导过渡器的加工方法，其中，所述铝材板表面依次设有镀银层和三价铬钝化保护膜。
[0011]上述的渐变型阶梯式波导过渡器的加工方法，其中，所述三价铬钝化保护膜形成过程如下:在镀银层上涂覆氯化铬、硫酸铬、硝酸铬、磷酸铬、醋酸铬或硫酸铬钾；接着涂覆氧化剂产生锌离子促使钝化膜形成，并添加络合剂控制成膜的速度；继续添加封孔剂进行填充；最后涂覆润湿剂形成均一性的钝化膜。
[0012]上述的渐变型阶梯式波导过渡器的加工方法，其中，所述氧化剂为双氧水、硫酸盐、卤酸盐、过硫酸盐或四价铈，所述络合剂为氟化物、有机羧酸、有机羧酸的酰胺和多羟基羧酸的混合物，所述封孔剂为乙烯树脂、酚醛、改进型环氧树脂或聚氨树脂，所述润湿剂为阴离子表面活性剂。
[0013]本发明对比现有技术有如下的有益效果:本发明提供的渐变型阶梯式波导过渡器及其加工方法，通过设置具有阻抗渐变的阶梯板的过渡腔连接标准输入法兰和扁平输出法兰，将水平传输面转为渐变传输面，从而能够在相应带宽内得到小反射的同时大大减少产品体积，所述过渡腔由两块阻抗渐变阶梯板及两块边界板通过钎焊拼接而成，易于加工并提高加工精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明渐变型阶梯式波导过渡器结构示意图；
[0015]图2为本发明渐变型阶梯式波导过渡器分解结构示意图；
[0016]图3为本发明渐变型阶梯式波导过渡器结构剖面示意图；
[0017]图4为本发明渐变阶梯板上台阶分布示意图；
[0018]图5为本发明渐变阶梯板上多个台阶窄边高度差示意图；
[0019]图6为本发明渐变型阶梯式波导过渡器的阻抗与反射系数关系示意图；
[0020]图7为本发明渐变型阶梯式波导过渡器的电压驻波比曲线图。
[0021]图中:
[0022]1输入法兰 2输出法兰 3过渡腔
[0023]4边界板 5阶梯板 6第一台阶
[0024]7第二台阶 8第三台阶 9第四台阶
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0026]图1为本发明渐变型阶梯式波导过渡器结构示意图；图2为本发明渐变型阶梯式波导过渡器分解结构示意图。
[0027]请参见图1和图2，本发明提供的渐变型阶梯式波导过渡器包括输入法兰1和输出法兰2，所述输入法兰1和输出法兰2具有不同大小的矩形截面，所述输入法兰1和输出法兰2通过过渡腔3相连，其中，所述过渡腔3包括两块阻抗渐变的阶梯板5及两块边界板4，每块阶梯板5上形成有多个高度大致相同的台阶，所述两块阶梯板5及两块边界板4通过钎焊拼接在一起形成中空梯形台结构，所述中空梯形台的一端和输入法兰1钎焊连接，另一端和输出法兰2钎焊连接。
[0028]本发明提供的渐变型阶梯式波导过渡器，解决标准法兰与扁矩法兰之间的阻抗跳跃，有效减小过渡器的长度，从而达到减小产品体积的作用。在一定长度范围内，台阶数越多，阶跃变化越小，反射越小；高度与台阶数成反比，台阶数越多，高度应越小。为了兼顾加工的便利性，每块阶梯板5上优选形成有四个高度大致相同的台阶，如图3中的第一台阶6，第二台阶7，第三台阶8和第四台阶9。所述阶梯板5和边界板4优选为铝材板；所述铝材板的内表面上依次设有镀银层和三价铬钝化保护膜。
[0029]本发明提供的渐变型阶梯式波导过渡器，过渡腔设计为渐变式多台阶结构，即将水平传输面设计为渐变传输面，并有II节组成，II为整数；输入法兰1为标准矩形法兰(⑶11449.2)；输出法兰2为扁矩法兰(⑶11449.3/68 11449.5)。过渡腔3减小了标准法兰与扁矩法兰之间特征阻抗的阶跃变化，起到了小反射传输作用；两端法兰起阻抗匹配作用。介于渐变式台阶的加工工艺，将过渡腔3的四个金属面分为两块阶梯板5及两块边界板4，可降低加工难度，提高加工精度，然后采用钎焊拼接；过渡腔3与两端法兰也分别采用钎焊连接，具体加工方法包括如下步骤:
[0030]提供两块矩形铝材板，优选用6061型号铝材加工，所述铝材板表面可设置镀银层并进行三价铬钝化处理，在矩形铝材板内表面上设置多个高度大致相同的台阶形成阻抗渐变的阶梯板5。三价铬钝化保护膜涂覆在镀银层上，具体形成过程如下:
[0031]在镀银层上涂覆氯化铬、硫酸铬、硝酸铬、磷酸铬、醋酸铬或硫酸铬钾；接着涂覆氧化剂产生锌离子促使钝化膜形成，并添加络合剂控制成膜的速度；继续添加封孔剂进行填充；最后涂覆润湿剂形成均一性的钝化膜。所述氧化剂优选为双氧水、硫酸盐、卤酸盐、过硫酸盐或四价铈，所述络合剂优选为氟化物、有机羧酸、有机羧酸的酰胺和多羟基羧酸的混合物，所述封孔剂优选为乙烯树脂、酚醛、改进型环氧树脂或聚氨树脂，所述润湿剂优选为阴离子表面活性剂。
[0032]4提供两块梯形状铝材板作为边界板4，优选用6061型号铝材加工，所述铝材板表面可进行镀银处理，将所述两块阻抗渐变的阶梯板及两块边界板通过铝基钎料真空钎焊拼接在一起形成中空梯形台结构作为过渡腔3 ；过渡腔设计为不等长渐变阶梯式，具体尺寸如图4和图5所不。I = 251111111(其中X标准=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，其中长度公差为±0? 1臟、内口径公差为±0? 03臟。通过将过渡腔3设计为上述的渐变式多台阶结构，即将水平传输面设计为渐变传输面，过渡腔减小了标准法兰与扁矩法兰之间特征阻抗的阶跃变化，起到了小反射传输作用，本发明渐变型阶梯式波导过渡器的阻抗与反射系数关系如图6所示。2,是负载阻抗，由于本发明是由多个渐变式台阶构成，每一个渐变台阶可看成一个独立的过渡段，其阻抗是连续渐变的，2。是该段阻抗均值；反射系数「。是指第!!+1段台阶与第II段台阶之间的反射比值，关系为1^= (2^-2=)/(2^+2^
[0033]0)将所述过渡腔3的一端和输入法兰1钎焊连接，另一端和输出法兰2钎焊连接形成渐变型阶梯式波导过渡器。法兰与过渡腔采用锌基钎料高频感应钎焊连接。所述锌基钎料的焊接温度低于铝基钎料的焊接温度，使过渡腔焊缝可承受较高的耐热温度，并避免后续焊接熔融前一步形成的焊缝。输入法兰11449.2),输出法兰2可选用 ^18(68 11449.3)。
[0034]上述渐变型阶梯式波导过渡器具体指标如下，电性能:频率1.456--1.806^,电压驻波比81:811(11118 ^^6 031:10)仿真值与实测值如图7所示，横坐标为使用频率，单位为⑶2，纵坐标为；曲线I为实测值，曲线II为仿真值，由此可见，
(1.106、％鼎实测(1.12。经实例操作，利用本发明技术可得，标准8了18转四分之一 8了18接口过渡器在使用频率为1.45(--?1.80(--范围内，％鼎彡1.12，长度为251臟，完全满足用户的要求。
[0035]综上所述，本发明提供的渐变型阶梯式波导过渡器及其加工方法，通过设置具有阻抗渐变阶梯板的过渡腔3连接标准输入法兰1和扁平输出法兰2，将水平传输面转为渐变传输面，从而能够在相应带宽内得到小反射的同时大大减少产品体积，具体优点如下:1)本发明将一体加工成型的过渡器分为四块金属面加工，再钎焊拼接。不但大大降低了渐变阶梯面的加工难度，也提高了加工尺寸的精度。2)与渐变式过渡器相比，带宽内限定最大反射系数时，本发明产品体积可减小35%以上。3)与阶梯式过渡器相比，带宽内限定有限长度时，本发明产品驻波可减小15%左右。4)能够满足航天工业对微波器件发展的要求，与航天领域中正在应用的减高软波导配套使用，为微波器件小型化发展做好了充分的技术保障。
[0036]虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
【权利要求】
1.一种渐变型阶梯式波导过渡器，包括输入法兰和输出法兰，所述输入法兰和输出法兰具有不同大小的矩形截面，所述输入法兰和输出法兰通过过渡腔相连，其特征在于，所述过渡腔包括两块阻抗渐变的阶梯板及两块边界板，每块阶梯板上形成有多个高度大致相同的台阶，所述两块阶梯板及两块边界板通过钎焊拼接在一起形成中空梯形台结构，所述中空梯形台的一端和输入法兰钎焊连接，另一端和输出法兰钎焊连接。
2.如权利要求1所述的渐变型阶梯式波导过渡器，其特征在于，每块阶梯板上形成有四个高度大致相同的台阶。
3.如权利要求1所述的渐变型阶梯式波导过渡器，其特征在于，所述阶梯板和边界板为铝材板。
4.如权利要求3所述的渐变型阶梯式波导过渡器，其特征在于，所述铝材板的内表面上依次设有镀银层和三价铬钝化保护膜。
5.一种如权利要求1所述的渐变型阶梯式波导过渡器的加工方法，其特征在于，包括如下步骤: a)提供两块矩形铝材板，在矩形铝材板内表面上设置多个高度大致相同的台阶形成阻抗渐变的阶梯板； b)提供两块梯形状铝材板作为边界板，将所述两块阶梯板及两块边界板通过钎焊拼接在一起形成中空梯形台结构作为过渡腔； c)将所述过渡腔的一端和输入法兰钎焊连接，另一端和输出法兰钎焊连接形成阻抗渐变型阶梯式波导过渡器。
6.如权利要求5所述的渐变型阶梯式波导过渡器的加工方法，其特征在于，所述步骤b)中阶梯板和边界板采用铝基钎料真空钎焊拼接在一起，所述步骤c)中过渡腔和输入法兰、输出法兰采用锌基钎料高频感应钎焊连接，所述锌基钎料的焊接温度低于铝基钎料的焊接温度。
7.如权利要求5所述的渐变型阶梯式波导过渡器的加工方法，其特征在于，所述铝材板表面依次设有镀银层和三价铬钝化保护膜。
8.如权利要求7所述的渐变型阶梯式波导过渡器的加工方法，其特征在于，所述三价铬钝化保护膜形成过程如下: 在镀银层上涂覆氯化铬、硫酸铬、硝酸铬、磷酸铬、醋酸铬或硫酸铬钾； 接着涂覆氧化剂产生锌离子促使钝化膜形成，并添加络合剂控制成膜的速度； 继续添加封孔剂进行填充； 最后涂覆润湿剂形成均一性的钝化膜。
9.如权利要求8所述的渐变型阶梯式波导过渡器的加工方法，其特征在于，所述氧化剂为双氧水、硫酸盐、齒酸盐、过硫酸盐或四价铈，所述络合剂为氟化物、有机羧酸、有机羧酸的酰胺和多羟基羧酸的混合物，所述封孔剂为乙烯树脂、酚醛、改进型环氧树脂或聚氨树脂，所述润湿剂为阴离子表面活性剂。
【文档编号】B23K1/00GK104485499SQ201410637258
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】马东海, 郭威 申请人:中国电子科技集团公司第二十三研究所