专利名称：一种用于传动轴的小型宽带扼流器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及微波传输领域，特别是微波的防漏装置领域，具体涉及一种适用 于传动轴的小型宽带扼流器。
背景技术：
扼流器是避免微波外泄的一种装置。目前，扼流器广泛地应用于微波天馈系统的 交连、各类机械扫描雷达中的旋转关节、非接触式短路活塞、家用微波炉等场合，是微波工 程的关键性器件。扼流结构出现较早，应用也非常广泛。自从Ragan提出同轴型扼流旋转交连的设 计[G. L Gagan，Microwave Transmission Ciranits，M. I. T. Rad. Lab.Ser.，McGraw-Hill Book，Co. Inc.，New York，N. Y.，vol. 9 ； 1948]之后，许多关于扼流结构改进设计的报道随 之产生，Grmtion. J. P对扼流结构在旋转交连中的应用做了较为详细的分析[Grmtions， J. P.，Microwave Rotating Joints，Electronic Engineering，1951，October]。但这一 类扼流结构的频带较窄，不能满足微波传输中宽频带的要求。而后，Muehe等学者提出 了增加同轴型扼流旋转交连频带的方法[C.E，Muehe，Quarter-wave Compensation of resonantdiscontinuities, IEEE Trans on Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT-7, April, 1959], H. E. King在总结前人的研究成果的基础上，提出了宽带同轴扼流结构 的设计思想[H. E. KING, Borad-Band Coaxial Choked CouplingDesign, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，Marchl960]，该研究较好的解决了同轴型扼流结构 带宽和耦合的问题。随着扼流技术的发展和工程应用的需要，人们对扼流结构进行了更进 一步的研究，扼流结构的设计向着小驻波、低损耗、高峰值功率和高平均功率的方向前进， 相继报道了具有良好反射特性的旋转关节[刘濂，X波段双路旋转关节的设计及截定过渡 的研究，现代雷达，1997]，具有低损耗、大功率的同轴交连[郑晓东，高功率同轴旋转的设 计，火控雷达技术，1989]等装置。利用这些研究，人们依据实际应用的需要，相应设计了各式各样的利用扼流原理 的器件，比较典型的包括微波加热扼流[陈少平，开口式微波加热器的研究，现代电子技 术，2006(7)]、带扼流结构的天线[Xiang-YUCao,Analysisof Coaxial Multimode Horn of Two Chokes, IEEE 1998]、双通道组合旋转关节[王群杰等，双通道组合旋转关节的设计，火 控雷达技术，2006]等，它们大都成功应用在了微波系统中。由于扼流结构最早应用于旋转 交连和天线旋转关节，因此扼流技术在它们中的应用也最为广泛，相应发展了同轴式旋转 关节[居军，门钮式波导-同轴交连的工程设计，微波学报，Vol 19 No. 4, Dec 2003]、圆波 导式旋转关节[朱乙平，大功率圆波导旋转交链的设计与仿真研究，雷达与对抗，2006]、微 带耦合式旋转关节等扼流结构。但目前还没有专门用于机械传动轴的扼流器。而随着机电一体化的发展和深入， 机械传动系统和微波系统的协同使用也越来越频繁。当传动轴进入导波系统内部时，它与 导波系统边缘的交接处，必然留有缝隙。这些缝隙将导致微波泄漏，同时对导波系统的驻波，损耗和功率容量等性能造成严重影响。因此，当机械传动技术应用在微波导波系统中 时，就不得不考虑传动过程中的扼流问题。设计一种适用于传动轴的小型宽带扼流器，对于 微波系统与机械传动系统协同使用的场合是很重要的。同时，考虑到机械工程和微波工程 中的实际需求，此扼流结构应具有小型化和宽频带的特点。
实用新型内容本实用新型的目的就是提供一种用于传动轴的小型宽带扼流器。该扼流器可用于 解决导波系统中引入机械传动轴后，传动轴入口处可能造成的微波泄漏问题，具有体积小、 重量轻、频带宽、能量泄漏少的特点。本实用新型解决其技术问题，所采用的技术方案是一种用于传动轴的小型宽带 扼流器，其组成为圆筒形的外壳内折的顶部上表面固定在带传动轴的导波系统上，外壳 内折的顶部内侧与圆筒形的内壁的顶部相接，外壳的底部直接与圆盘形的底座相接；底座 上、外壳内的部位设有介质垫片；内壁的底部与介质垫片相接；传动轴穿过内壁、外壳及底 座且不与内壁、底座相接触，且传动轴与内壁、外壳的中轴线重合。本实用新型的工作原理是扼流器内壁和传动轴之间的间隙形成一个四分之一波 长低特性阻抗段，扼流器的内壁和外壳之间的间隙形成一个四分之一波长高特性阻抗段； 高特性阻抗段在扼流器外壳顶部形成短路，短路点经两个四分之一波长段变换后，在传动 轴与导波系统的交界面处形成电短路(实际上并未接触)，来抑制微波泄漏。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是首次提出针对机械传动轴的扼流设 计；巧妙的使用两个四分之一波长段折迭的方法，具有体积小、重量轻、易于加工的特点； 通过优化设计，可以获得宽频带特性，并能有效抑制微波泄漏；使用电短路技术，传动轴与 扼流器之间没有机械上的接触，因而没有摩擦，不影响机械传动的效率；而且，避免了非扼 流设计中高的公差要求和对传动轴的同轴度要求，也避免了微波泄漏处可能造成的打火问 题；并可以根据需要使用两级/多级级连，进一步拓展带宽。适用于微波系统与机械传动系 统协同使用的场合。上述的内壁、外壳、底座均由金属制成，介质垫片则由绝缘介质制成。各组成部分 结构简单、易于加工实现。上述的内壁的底部与介质垫片相接的具体方式是介质垫片上表面的内侧开有底 部定位槽，内壁的底部嵌合在该底部定位槽上。上述的外壳内折的顶部内侧与圆筒形的内壁的顶部相接的具体方式是外壳的顶 部下表面内侧开有顶部定位槽，内壁的顶部嵌合在该顶部定位槽上。底部定位槽与顶部定位槽使得内壁与外壳的连接方便容易，并能确保内壁与外壳 及传动轴间的间隙准确，以便精确地形成一个四分之一波长的特性阻抗段。上述的外壳内折的顶部与导波系统的边界形状相同。这样便于扼流器与导波系统 的微波耦合传输，且不影响导波系统中的模式分布；
以下结合附图和具体的实施方式，对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型实施例的剖视结构示意图。[0017]图2是本实用新型实施例用于一机械相控阵列天线的径向线馈电系统的剖视结 构示意图。
具体实施方式
实施例图1示出，本实用新型的一种具体实施例为，一种用于传动轴的小型宽带扼流器， 其组成为圆筒形的外壳2内折的顶部2a上表面固定在带传动轴5的导波系统上，外壳2 内折的顶部2a内侧与圆筒形的内壁1的顶部相接，外壳2的底部直接与圆盘形的底座3相 接；底座3上、外壳2内的部位设有介质垫片4 ；内壁1的底部与介质垫片4相接；传动轴5 穿过内壁1、外壳2及底座3且不与内壁1、底座3相接触，且传动轴5与内壁1、外壳2的中 轴线重合。本例的内壁1、外壳2、底座3均由金属制成，介质垫片4则由绝缘介质制成。绝缘 介质材料可以选用强度较好的绝缘材料，如有机玻璃、工程塑料。本例的内壁1的底部与介质垫片4相接的具体方式是介质垫片4上表面的内侧 开有底部定位槽4a，内壁1的底部嵌合在该底部定位槽4a上。本例的外壳2内折的顶部2a内侧与圆筒形的内壁1的顶部相接的具体方式是外 壳2的顶部2a下表面内侧开有顶部定位槽2c，内壁1的顶部嵌合在该顶部定位槽2c上。本例的外壳2内折的顶部2a与导波系统的边界形状相同。图2为本例用于带有传动轴的一机械相控阵列天线的径向线馈电系统(导波系 统)的示意图，图中仅表示其中一个耦合出口的结构；微波在径向线馈电系统(导波系 统)6中传输，此馈电系统6由顶板6a和底板6b构成；由电机带动的传动轴5穿过馈电系 统6与输出同轴7的外壁7a构成耦合出口，由此耦合出口输出微波；在传动轴5与馈电系 统底板6b的交接处，套上扼流器，并使扼流器的外壳2的顶部2a固定在底板6b上，从而使 扼流器与馈电系统6相互固定。当微波工作频率为4GHz时，本实施例的具体尺寸为传动轴5直径5mm，扼流器内 壁1空心圆柱内直径6mm、外直径9mm、高10. 5mm ；扼流器外壳顶2a的圆柱内直径6mm、外 直径16mm、高2mm，定位凹槽2c深0. 5mm ；扼流器外壳侧壁2b的圆柱内直径12mm、外直径 16mm、高12mm ；扼流器底板3的圆柱内直径为6mm、外直径16mm、高2mm ；介质垫片4空心圆 柱内直径6mm、外直径12mm、高2. 5mm,定位凹槽4a深0. 5mm。数值模拟结构表明本实施例在径向线馈电系统需要的频带范围内 (3. 81-4. 46GHz)泄漏损耗小于_30dB，扼流器本身造成的集中场强远小于径向线馈电系统 内的场强，因此不影响整个馈电系统的功率容量。这说明该扼流器在15. 9%的相对带宽内 具有良好的抑制微波泄漏的能力。根据实际需要，可以通过增加扼流器的外径或在扼流器 内部填充介质等方法，来进一步拓展扼流器的频带特性。
权利要求一种用于传动轴的小型宽带扼流器，其特征在于圆筒形的外壳(2)内折的顶部(2a)上表面固定在带传动轴(5)的导波系统上，外壳(2)内折的顶部(2a)内侧与圆筒形的内壁(1)的顶部相接，外壳(2)的底部直接与圆盘形的底座(3)相接；底座(3)上、外壳(2)内的部位设有介质垫片(4)；内壁(1)的底部与介质垫片(4)相接；传动轴(5)穿过内壁(1)、外壳(2)及底座(3)且不与内壁(1)、底座(3)相接触，且传动轴(5)与内壁(1)、外壳(2)的中轴线重合。
2.根据权利要求1所述的一种用于传动轴的小型宽带扼流器，其特征在于所述的内 壁(1)、外壳(2)、底座(3)均由金属制成，介质垫片(4)则由绝缘介质制成。
3.根据权利要求1所述的一种用于传动轴的小型宽带扼流器，其特征在于，所述的内 壁(1)的底部与介质垫片(4)相接的具体方式是介质垫片(4)上表面的内侧开有底部定 位槽(4a)，内壁(1)的底部嵌合在该底部定位槽(4a)上。
4.根据权利要求1所述的一种用于传动轴的小型宽带扼流器，其特征在于，所述的外 壳(2)内折的顶部(2a)内侧与圆筒形的内壁(1)的顶部相接的具体方式是外壳(2)的顶 部(2a)下表面内侧开有顶部定位槽(2c)，内壁(1)的顶部嵌合在该顶部定位槽(2c)上。
5.根据权利要求1所述的一种用于传动轴的小型宽带扼流器，其特征在于所述的外 壳⑵内折的顶部(2a)与导波系统的边界形状相同。
专利摘要本实用新型提出了一种用于传动轴的小型宽带扼流器，其组成为扼流器内壁1、外壳2、底座3和介质垫片4；扼流器内壁1顶部与扼流器外壳2相接，扼流器外壳2与扼流器底座3相接；扼流器内壁1通过介质垫片4定位；传动轴5位于扼流器的中心，且两者同轴。该扼流器体积小、重量轻、加工容易、频带宽、微波泄漏少，适用于微波系统与机械传动系统协同工作时，导波系统中引入机械传动装置的场合。
文档编号H01P1/00GK201608259SQ200920274389
公开日2010年10月13日 申请日期2009年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者刘庆想, 张健穹, 李相强, 赵柳 申请人:西南交通大学