一种高性能四腔同轴波导转换器的制作方法

1.本发明涉及转换器领域，尤其涉及一种高性能四腔同轴波导转换器。


背景技术：

2.由于同轴波导转换器可以实现波导和同轴产品之间的相互转换，实现整机设备之间的互联，被广泛应用在需要传输电磁信号和能量的场合。随着整机设备小型化、轻量化的发展，同轴波导转换器的小型化、轻量化的市场需求也越来越多。
3.伴随着国内外相控技术的广泛应用，对同轴波导转换器的相位一致性提出了很高要求，即要求同轴波导转换器中任意两组的相位差尽可能的小。由于电压驻波比是对同轴波导转换器传输特性阻抗的均匀程度以及对传输信号反射大小的反映，同时也反映了该同轴波导转换器在电子系统中与系统的匹配程度，因此高性能同轴波导转换器的电压驻波比期望值是越小越好。
4.目前市面上的同轴波导转换器，虽然有少数可以实现相位一致性好、电压驻波比低的要求，但由于其一般采用单个波导腔体和单个同轴部分的转换形式，由于波导多采用法兰盘连接，法兰盘上除了设置有连接孔外，还设置有定位销以方便波导腔与波导腔的对准，这就限制了同轴波导转换器的小型化、轻量化。对于集成式的同轴波导转换器，由于多路集成在一起，结构相对复杂，很难实现多路传输的相位一致性，再加上多路测试时，采用单路工装逐个通道测试，不仅测试效率较低，而且其测试结果与系统中多路同时连接存在一定的偏差。在此背景下，急需要出现一种高性能的同轴波导转换器，既能做到小型化、轻量化，又能实现相位一致性好、电压驻波比低的要求，来满足目前市场上的需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种高性能四腔同轴波导转换器，以解决上述技术问题。
6.为实现上述目的本发明采用以下技术方案：
7.一种高性能四腔同轴波导转换器，包括内导体、绝缘子、同轴端外壳、波导端外壳，所述同轴端外壳中设置有四个相同的通孔，依次装有四个相同的绝缘子和四个相同的内导体，所述波导端外壳中设置有四个相同的矩形的波导腔，四个矩形的波导腔中分别设置有一个相同的矩形阶梯匹配块，所述同轴端外壳与波导端外壳4通过锡焊连接，所述内导体一端穿过同轴端绝缘子的通孔伸进波导端外壳匹配块的小孔中，实现波导与同轴的转换，另一端伸出绝缘子部分能够与微带线连接，从而实现微波信号的传输。
8.优选的：所述内导体与同轴端外壳、绝缘子通过灌封连接。
9.优选的：所述内导体为阶梯轴状，所述内导体前端较小外圆压入矩形匹配块中，所述内导体在压配时采用专用的同轴定位夹具，保证了内导体与同轴端外壳内孔的同轴度，也保证了内导体不会因为过压变形，不会因为压配不到位导致的内导体伸出匹配块长度不一致，进一步消除了影响电压驻波比、相位一致性的因素。内导体轴肩端面与匹配块右端面接触，所述内导体较粗的外圆上设置有容纳灌封胶的槽子。
10.优选的：所述绝缘子为圆柱形，所述绝缘子设置有内导体装入的通孔，所述绝缘子的外圆穿过同轴端外壳的通孔，所述绝缘子左端面与匹配块右端面接触，所述绝缘子的左、右端面分别与同轴端外壳的左、右端面平齐，所述绝缘子在垂直于轴线方向上设置有两个灌封通孔，所述灌封孔的轴线与内导体灌封槽的中心对齐。
11.优选的：所述同轴端外壳采用铝合金材料，所述同轴端外壳左端为矩形凸台，用于装入波导端外壳右端的矩形腔内，并与之锡焊，所述同轴端外壳矩形凸台右边为两个双连体，所述双连体为圆角矩形，所述双连体内分别设置有两个圆形通孔，所述通孔的轴线与波导腔的中心线在同一条线上，所述两个双连体用加强筋相连，所述两个双连体在垂直于四条通孔轴线方向上分别设置有四个灌封通孔，所述灌封孔的轴线与绝缘子灌封孔轴线、内导体灌封槽的中心对齐。
12.优选的：所述波导端外壳采用铝合金材料，所述波导端外壳左端为圆角矩形法兰盘，所述法兰盘在靠近四个角和长边的中间位置处共设置有6个连接孔，所述连接孔为沉孔，用于将四腔同轴波导转换器与安装板相连，所述法兰盘上设置有四个矩形波导腔，所述波导腔的长边与法兰盘7的长边平行，短边与法兰盘的短边平行，所述波导腔的长边两侧对角位置各设有一个定位销，用于四腔波导与对配的波导腔相连时，插入对配端定位孔中，达到两端待连接波导腔快速对准的作用，所述波导端外壳将四个波导腔体集成在一个壳体中，共用波导壁和波导法兰盘，从而减少了体积，减轻了重量。
13.优选的：所述四个矩形波导腔内各设置有一个矩形阶梯状匹配块，所述四个匹配块上各设置有一个小孔，所述小孔用于与同轴端内导体相连，从而实现波导与同轴的转换，所述法兰盘的右端为圆角矩形壳体，所述圆角矩形壳体右端设置有圆角矩形孔，用于装入同轴端的圆角矩形壳体凸台，所述圆角矩形孔壁处设置有两个相对的锡焊孔，在焊接时焊锡从一端锡焊孔中流入，从另一锡焊孔中流出，从而在同轴端外壳与矩形端外壳连接处充满焊锡，保证两个壳体连接的可靠性。所述波导端外壳与同轴端外壳在锡焊时采用专用的避让销钉的上夹板与将同轴端装入一部分的下夹板夹具，并用锁紧螺钉将上下夹板锁紧，保证了焊接时外壳长度的一致性。
14.与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明结构简单，采用常规的工艺方法即可实现。其采用铝合金材料，减轻了产品重量。其将四个波导腔体集成在一个壳体中，共用波导壁和波导法兰盘，从而减少了体积，减轻了重量。其将同轴端壳体两个集成在一起，两个集成壳体中间采用加强筋相连，既保证了产品具有一定的强度，又减少了体积，减轻了重量。其同轴端采用灌封结构，避免了倒刺结构、点铆结构对绝缘介质长度及外径均匀一致性的影响，消除了影响电压驻波比、相位一致性的因素。本发明采用同轴定位夹具，避免了内导体与外壳不同轴、压配变形、压配不到位等现象，进一步消除了影响电压驻波比、相位一致性的因素。本发明采用专用的外壳焊接定位夹具，保证外壳长度的一致性，消除了长度不一致对相位的影响。本发明测试时采用专用的四腔波导转换器，提高了测试效率。本发明采用测试架将波导转换器、本发明产品、同轴端测试工装连接在一起，避免了测试过程中过多的连接基准对测试相位一致性的影响。
附图说明
15.图1为本发明主视图。
16.图2为本发明左视图。
17.图3为本发明右视图。
18.图4为本发明俯视图。
19.图中：a处锡焊孔，b处锡焊孔，c处为灌封；1-内导体；2-绝缘子；3-同轴端外壳；4-波导端外壳；5-波导腔；6-匹配块；7-法兰盘；8-定位销；9-沉孔；10-双连体；11-加强筋11。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细阐述。
21.如图所示，一种高性能四腔同轴波导转换器，包括内导体1、绝缘子2、同轴端外壳3、波导端外壳4；所述同轴端外壳3中设置有四个相同的通孔，依次装有四个相同的绝缘子2和四个相同的内导体1。所述波导端外壳4中设置有四个相同的矩形波导腔5，所述四个矩形波导腔5中分别设置有一个相同的矩形阶梯匹配块6。所述同轴端外壳3与波导端外壳4通过锡焊连接，所述内导体1一端穿过同轴端绝缘子2的通孔伸进波导端外壳4匹配块6的小孔中，实现波导与同轴的转换，另一端伸出绝缘子部分可与微带线连接，从而实现微波信号的传输；所述内导体1与同轴端外壳3、绝缘子2通过灌封连接。
22.所述内导体1为阶梯轴状，所述内导体1前端较小外圆压入矩形匹配块6中，所述内导体1在压配时采用专用的同轴定位夹具，保证了内导体1与同轴端外壳3内孔的同轴度，也保证了内导体1不会因为过压变形，不会因为压配不到位导致的内导体1伸出匹配块6长度不一致，进一步消除了影响电压驻波比、相位一致性的因素。内导体1轴肩端面与匹配块6右端面接触。所述内导体1较粗的外圆上设置有容纳灌封胶的槽子，所述内导体1穿过绝缘子2并伸出一定长度，所述内导体1伸出端可与微带线连接，从而实现微波信号的传输。
23.所述绝缘子2为圆柱形，所述绝缘子2设置有内导体1装入的通孔，所述绝缘子2的外圆穿过同轴端外壳3的通孔，所述绝缘子2左端面与匹配块6右端面接触，所述绝缘子2的左、右端面分别与同轴端外壳3的左、右端面平齐，所述绝缘子2在垂直于轴线方向上设置有两个灌封通孔c，所述灌封孔c的轴线与内导体1灌封槽的中心对齐。
24.所述同轴端外壳3采用铝合金材料，所述同轴端外壳3左端为矩形凸台，用于装入波导端外壳4右端的矩形腔内，并与之锡焊。所述同轴端外壳3矩形凸台右边为两个双连体10，所述双连体10为圆角矩形，所述双连体10内分别设置有两个圆形通孔，所述通孔的轴线与波导腔5的中心线在同一条线上。所述两个双连体10用加强筋11相连,所述两个双连体10在垂直于四条通孔轴线方向上分别设置有四个灌封通孔c，所述灌封孔c的轴线与绝缘子2灌封孔c轴线、内导体1灌封槽的中心对齐。
25.所述同轴端采用灌封结构，避免了细小的绝缘子2压入倒刺结构时受力局部外径变粗，也避免了细小的绝缘子2在点铆结构点铆部位附近受力伸长，不仅保证了绝缘介质的均匀一致性，消除了介质的不均匀对电压驻波比的影响，也保证了同轴波导转换器的物理长度的一致性，消除了长度不一致对相位的影响。
26.所述波导端外壳4采用铝合金材料，所述波导端外壳4左端为圆角矩形法兰盘7，所述法兰盘7在靠近四个角和长边的中间位置处共设置有6个连接孔，所述连接孔为沉孔9，用于将四腔同轴波导转换器与安装板相连。所述法兰盘7上设置有四个矩形波导腔5，所述波导腔5的长边与法兰盘7的长边平行，短边与法兰盘7的短边平行。所述波导腔5的长边两侧
对角位置各设有一个定位销8，用于四腔波导与对配的波导腔5相连时，插入对配端定位孔中，达到两端待连接波导腔5快速对准的作用。所述波导端外壳4将四个波导腔5体集成在一个壳体中，共用波导壁和波导法兰盘7，从而减少了体积，减轻了重量。
27.所述四个矩形波导腔5内各设置有一个矩形阶梯状匹配块6，所述四个匹配块6上各设置有一个小孔，所述小孔用于与同轴端内导体1相连，从而实现波导与同轴的转换。所述法兰盘7的右端为圆角矩形壳体，所述圆角矩形壳体右端设置有圆角矩形孔，用于装入同轴端的圆角矩形壳体凸台。所述圆角矩形孔壁处设置有两个相对的锡焊孔a、锡焊孔b，在焊接时焊锡从a端孔中流入，从b端孔中流出，从而在同轴端外壳3与矩形端外壳4连接处充满焊锡，保证两个壳体连接的可靠性。所述波导端外壳4与同轴端外壳3在锡焊时采用专用的避让销钉的上夹板与将同轴端装入一部分的下夹板夹具，并用锁紧螺钉将上下夹板锁紧，保证了焊接时外壳长度的一致性。
28.所述四腔同轴波导转换器在测试时模拟用户使用情况，采用专用的四腔波导转换器，将本发明四腔同轴波导转换器波导腔5与专用转换器波导腔相对，并通过法兰盘7相连，再用中间开孔可避开本发明产品的测试架连接测试转换器，再将一端与本发明产品微带端相连，另一端可与与测试用矢量网络分析相连的测试工装与测试架相连，本发明采用测试架将波导转换器、本发明产品、同轴端测试工装连接在一起，避免了测试过程中过多的连接基准对测试相位一致性的影响。
29.本发明的安装方法如下：将同轴端外壳3装入波导端外壳4中，采用专用的避让销钉的上夹板与可将同轴端装入一部分的下夹板将两个壳体夹在中间，并用锁紧螺钉将上下夹板锁紧，保证焊接时外壳长度的一致性。焊接时焊锡从a端孔中流入从b端孔中流出，保证焊锡将整个焊接部位浸润，保证焊接的可靠性。再将同轴定位夹具装入同轴端外壳3的通孔内，将内导体1通过同轴定位夹具压入匹配块6的小孔中，压配完成后取出同轴定位夹具，再将同轴端绝缘子2装入同轴端外壳3中，注意绝缘子与外壳的灌封孔c对齐，再进行灌封，灌封胶应从一端灌封孔灌入从另一端灌封孔流出。内导体1伸出绝缘子2部分可与微带线连接，从而实现微波信号的传输。波导端通过法兰盘上的定位销插入对配端的定位孔中，实现四个波导腔与安装板上的波导腔的对准，并将螺钉通过法兰盘上的沉孔拧入安装板的螺纹孔中，实现四腔同轴波导转换器与安装板的连接和固定。
30.以上所述为本发明较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。