专利名称：高介质带衰减小尺度矩形波导管的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子通信行业微波技术领域，是一种传输微波用的波导。
背景技术：
目前，在微波技术中，已经有各种规格的空心金属波导。根据金属管横截面形状不同 可分为矩形波导、圆形波导、脊形波导和椭圆形波导等。当微波的频率不是很高时，波 导的尺寸就比较大。例如传输5.8GHZ微波(自由空间波长;i。 =5.17￡^)的矩形空心波导，
实现7^。单模传输，其横截面尺寸长a宽b应满足0.5A。<a<;t。;b<0.5;i。，gp 2.58cm 〈a
〈5.17cm;b〈2.58cm。尺寸下限仍然较大，显得笨重。当科研应用需要衰减时，传统波导 不能满足特殊需求，需要另外加衰减器。
发明内容
本发明的目的在于针对波导主要用于传输微波，几无衰减的问题，提供一种高介质带 衰减小尺度矩形波导管，填充材料使波导的尺寸相应减小，并引入衰减，同时通过波导 管级联可以获得任意衰减。为科研工作者在需要衰减的实验或应用场合所利用。
为达到上述目的，本发明的构思方案是根据电磁场微波理论，在小尺寸的圆形空 心金属波导中填充一种高介电常数的物质，得以减小微波工作波长，从而使小尺寸的波
导满足传输要求。引进填充高介电常数介质后，由于介质的损耗角正切tan《的作用，介 质损耗有所加大，恰为科研工作者在有意引入衰减的实验或应用场合所利用。找到适合 需求的填充介质，根据波导设计的尺寸要求进行合理设计，采用矩形波导结构。同时设 计一端为法兰接口， 一端为SMA同轴接口的转接头实现导行波向横电磁波的转换。 根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案
一种高介质带衰减小尺度矩形波导管，包括一种高介质带衰减小尺度矩形波导管， 包括矩形金属波导管，其特征是由一个或多个所述矩形金属波导管级联构成，每个矩
形金属波导管中填充高介电常数s的非铁磁性各向同性介质，从而使波导管的尺寸相应减 小，并引入衰减。
上述举行波导管的内通道横截面长a二4.14mm，宽b-2.07mm,内通道长度L为 9.63mm，19.3mm,48.2mm三种尺寸，壁厚1.5mm。
上述矩形波导管中填充的介质为介电常数为&=76.7的蒸馏水。每个上述矩形金属波导管的两端为法兰接口，通过多个不同长度的填充介质的矩形 金属波导管级联来实现多种值的衰减。
每个上述矩形金属波导管的两端接口处采用橡胶和陶瓷粉末的混合材料制取相对介 电常数为76.7的封盖，将蒸馏水进行密封，并用防水粘胶粘接。 上述波导管中， 一个矩形金属波导管通过自身一端的法兰接口，与波导同轴转接器连接，然 后连接另一端法兰接口级联另一个或多个矩形金属波导管。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点本发
明的波导管采用矩形金属波导管中填充高介电常数^的非铁磁性各向同性介质，从而使 波导管的尺寸相应减小，并引入了衰减。每个矩形金属波导管的两端有法兰接口，通过 多个不同长度的填充介质的矩形金属波导管级联，可实现多种值的衰减。本发明可以模 拟实际的信道，为科研提供了便利。
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个矩形金属波导管的三维视图。 图2是图1的俯视图。
图3是图2中A-A处的剖面图(内通道已填充介质，并由封盖进行封闭)。
图4是波导同轴转接器的三维视图。
图5是波导同轴转接器的仰视图。
图6是波导同轴转接器的纵剖面图。
图7是本发明与波导同轴转接器的连接示意图。
具体实施例方式
本发明的构造实施例结合
如下
参见图1图2和图3，本高介质带衰减小尺度矩形波导管，包括一种高介质带衰减小 尺度矩形波导管l，其特征是由一个或多个所述矩形金属波导管1级联构成，每个矩形 金属波导管l中填充高介电常数e的非铁磁性各向同性介质3，从而使波导管的尺寸相应 减小，并引入衰减。
每个矩形金属波导管1的两端为法兰接口，通过多个不同长度的填充介质的矩形金 属波导管1级联来实现多种值的衰减。 按如下步骤设计1. 根据需求，选取填充介质材料。在矩形金属波导管l中填充介电常数为^=76.7 的蒸馏水。
2. 介质3中的工作波长计算
我们知道，在实际介质中v。-S: 1
<formula>formula see original document page 5</formula>由于蒸熘水在微波波段为介质3， ！<<1 ，因而当微波工作频率f-5.8G时，vp 1
这样微波的介质波长为义=
<formula>formula see original document page 5</formula>3.矩形金属波导管1尺寸设计为实现7^。单模传输，理论要求其横截面内壁尺寸
长a宽b应满足0.5入〈a〈人，b<0.5 A 。同时为了让导体损耗较小，工程上约取b=0.5a.
如图定制5.8G微波矩形铜金属波导，取内尺寸长a=0.7 ;i =4.14mm ;宽 b=0,5a=2.07mm;
壁厚由集肤深度进行计算，其中铜的电导率cr二5.8xl0、/m ，则集肤深度
<formula>formula see original document page 5</formula>=0.87//m ，考虑机械强度，取厚度为1.5mm;
tt/>t3.14x5.8xl09x4;rxl0-，x5.8xl07
按此规格，矩形金属波导管l内可传输5.8G的7^。模微波，工作在单模方式。
4.损耗计算与测定 查出所选介质损耗角正切为tan& =0.157
<formula>formula see original document page 5</formula>
铜的电导率是<7 = 5.813><1075^，所以表面电阻i , =、 ^ =0.0198Q导体损耗".=
，26 ,义、2
=0.479Np/m=4. 15dB/m
介质损耗的计算如下:
ad =~, e=119. 15Np/m=1033. 8dB/m "、2
总损耗为a-c^ + c^ =1038dS/w
5. 为得到10dB,20 dB,50 dB的固定衰减值，在图3中取长度L分别为 9.63mm, 19.3mm,48.2画。
6. 依照图2、图3以及步骤5的L尺寸制作加工高介质小尺度带衰减矩形金属波导管1 ， 材料选取为紫铜；依照图5、图6尺寸加工制作波导同轴转接器，材料选取为紫铜；在波导 同轴转接器6及衰减矩形金属波导管内填充蒸馏水作为介质3材料；按图3使用橡胶和陶瓷 粉末的混合材料制取相对介电常数为76.7的封盖5，将水进行密封，并用防水黏胶4粘接。
7 .使用时，按照工程所需的衰减值，选取一定数量的高介质小尺度带衰减波导管进行组 合，从而得到所需的具有任意衰减值的高介质小尺度带衰减波导管。
权利要求
1.一种高介质带衰减小尺度矩形波导管，包括矩形金属波导管(1)其特征是由一个或多个所述矩形金属波导管(1)级联构成，每个矩形金属波导管(1)中填充高介电常数ε的非铁磁性各向同性介质(3)，从而使波导管的尺寸相应减小，并引入衰减。
2. 根据权利要求1所述的高介质带衰减小尺度矩形波导管，其特征是所述矩形金属波导管 (1)的内通道横截面长a二4.14mm,宽b二2.07mm,内通道长度L为9.63mm,19.3mm,48.2mm三种尺寸，壁厚1.5mm。
3. 根据权利要求1所述的高介质带衰减小尺度矩形波导管，其特征是在所述矩形金属波导 管(1)中填充的介质(3)介电常数为&=76.7的蒸馏水。
4. 根据权利要求l所述的高介质带衰减小尺度矩形波导管，其特征是每个所述矩形金属波 导管(1)的两端为法兰接口，通过多个不同长度的填充介质的矩形金属波导管(1)级联来 实现多种值的衰减。
5. 根据权利要求3所述的高介质带衰减小尺度矩形波导管，其特征是每个所述的矩形金属 波导管(1)的两端接口处，采用橡胶和陶瓷粉末的混合材料制取相对介电常数为76.7的封 盖(5)，将蒸馏水进行密封，并用防水粘胶(4)粘接。
6. 根据权利要求l所述的高介质带衰减小尺度矩形波导管，其特征是 一个矩形波导管(1) 通过自身一端的法兰接口，与波导同轴转接器(6)连接，然后连接另一端法兰接口 (2)级 联另一个或多个矩形金属波导管(1)。
全文摘要
本发明涉及一种高介质带衰减的小尺度矩形波导管，它由一个或多个矩形金属波导管级联构成，每个矩形金属波导管中填充高介电常数ε的非铁磁性各向同性介质，从而使波导管的尺寸相应减小，并引入衰减。每个举行波导管的两端有法兰接口，通过多个不同长度的填充介质的矩形金属波导管级联，可实现多种值的衰减。本发明可以模拟实际信道，为科研提供了便利。
文档编号H01P3/00GK101562269SQ200910052038
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月26日 优先权日2009年5月26日
发明者慧 卫, 欣 张, 郑国莘 申请人:上海大学