一种用于低剖面波束扫描天线的波导旋转关节的制作方法

本实用新型涉及微波部件技术领域，具体涉及一种用于低剖面波束扫描天线的波导旋转关节。

背景技术：

移动卫星通信（SATCOM）在现在通信系统中受到越来越广泛的应用，低剖面、高增益波束扫描天线在移动卫星通信中扮演着重要角色，这些天线系统能够很好的适用于车载、舰载和机载等领域。可变倾角连续断面节阵列（VICTS）天线就是其中最具代表性的新型天线之一，它是一种基于全新电磁理论和设计方法的机电一体化天线，通过CTS层和功能层的二维平面旋转，实现波束方位角、俯仰角和极化角的调整，从而实现波束扫描，它具有低剖面和高增益等优点。因此，为满足天线系统低剖面的特性，结构简单、体积小的波导旋转关节便成为该天线系统的重要组成部分，对保证天线的跟踪性能具有重要意义。

目前，现有的波导旋转关节设计方案及其结构形式存在纵向高度大、应用条件苛刻等缺陷，无法满足应用于新型低剖面波束扫描天线系统的需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种用于低剖面波束扫描天线的波导旋转关节，该波导旋转关节纵向高度小、性能优越以及应用范围广，适用于Ku波段的天线系统，特别是具有整机剖面低、体积小等特点的天线，例如目前较为先进的VICTS天线系统。该波导旋转关节纵向高度小于3.5cm，在保证性能的前提下充分应用于此类低剖面动中通天线系统。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型的一种用于低剖面波束扫描天线的波导旋转关节，包括上旋转机构、非旋转机构和轴承，所述上旋转机构和非旋转机构通过轴承进行相对旋转；所述上旋转机构包括上波导、同轴波导、内压圈和上组合轴，所述上波导与上组合轴固定连接，所述内压圈设置在上组合轴和轴承内环的下方，并与上组合轴固定连接，所述同轴波导紧配在上波导、内压圈和上组合轴之间；所述非旋转机构包括下波导、外压圈、外壳和下底盘，所述外壳与位于外壳下方的下波导固定连接，所述下波导与位于下波导下方的下底盘固定连接，所述外压圈设置在外壳和轴承外环的下方，并与外壳固定连接。

进一步地，所述同轴波导包括同轴探针、介质环和铜环，所述同轴探针固定套接在介质环的内部，所述介质环固定套接在铜环的内部。

进一步地，所述介质环的材质采用聚四氟乙烯材料，介电常数为2.2。

进一步地，所述铜环包括上铜环和下铜环，所述上铜环与下铜环通过螺纹固定连接。

进一步地，所述下波导与下铜环、内压圈之间留有间隙。

进一步地，所述下波导的顶部开设有扼流槽。

进一步地，所述固定连接采用螺钉连接。

与现有技术相比，本实用新型的积极有益效果是：

1、本实用新型的一种用于低剖面波束扫描天线的波导旋转关节，适用频带较宽，性能良好且工作性能稳定，如图2所示，曲线1表示频率-插入损耗仿真结果，曲线2表示频率-驻波比仿真结果，在16%的相对带宽内驻波比小于1.2，在18.5%的相对带宽内插入损耗小于0.2dB。

2、本实用新型的波导旋转关节整体高度较低，约为3.5cm，可以适用于多种Ku频段需要跟踪、对准的超低剖面动中通天线系统，例如VICTS天线系统。

3、本实用新型的波导旋转关节的行波部分（上矩形波导、下矩形波导和同轴波导）结构简单合理，波导-同轴转换采用的是将同轴探针与矩形波导壁分离的形式，将同轴探针直接伸入到上下矩形波导腔中，通过改变同轴探针的尺寸和波导短路壁的位置实现同轴波导与矩形波导的阻抗匹配，既保证了旋转过程中的稳定性，又省去了同轴探针上的扼流槽设计，确保了稳定的工作性能与工作频带。

4、本实用新型设计合理，各部分采用模块化设计，通过螺钉或者紧配组装成一体，固定牢固，在不影响正常旋转的情况下保证了结构的稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的一种用于低剖面波束扫描天线的波导旋转关节的结构示意图；

图2是本实用新型的一种用于低剖面波束扫描天线的波导旋转关节的驻波比与插入损耗的仿真结果图。

图中序号所代表的含义为：1.上波导，2.下波导，3.内压圈，4.外压圈，5.介质环，6.铜环，601.上铜环，602.下铜环，7.同轴探针，8.上组合轴，9.轴承，10.外壳，11.下底盘，12.扼流槽。

具体实施方式

实施例一，如图1所示，本实施例提供的一种用于低剖面波束扫描天线的波导旋转关节，包括上旋转机构、非旋转机构和轴承9，所述轴承9为工业标准轴承，所述上旋转机构和非旋转机构通过轴承9进行相对旋转。

所述上旋转机构包括上波导1、同轴波导、内压圈4和上组合轴8，所述上波导1与上组合轴8通过螺钉固定连接，所述内压圈4设置在上组合轴8和轴承内环的下方，并与上组合轴8通过螺钉固定连接，其中，所述内压圈4用于将轴承内环压紧在上组合轴8上；所述同轴波导紧配在上波导1、内压圈3和上组合轴8之间。

进一步地，所述同轴波导包括同轴探针7、介质环5和铜环6，所述同轴探针7固定套接在介质环5的内部，所述介质环5固定套接在铜环6的内部。所述铜环6包括上铜环601和下铜环602，所述上铜环601与下铜环602通过螺纹固定连接。作为优选地，所述介质环5的材质采用聚四氟乙烯材料，介电常数为2.2。

所述非旋转机构包括下波导2、外压圈4、外壳10和下底盘11，所述外壳10与位于外壳10下方的下波导2通过螺钉固定连接，所述下波导2与位于下波导2下方的下底盘11通过螺钉固定连接，所述外压圈4设置在外壳10和轴承外环的下方，并与外壳10通过螺钉固定连接，其中，所述外压圈4用于将轴承外环压紧在外壳10上。

所述下波导2与下铜环602、内压圈3之间留有0.1mm间隙，以减小发生相对旋转时摩擦力。

所述下波导2的顶部开设有扼流槽12，避免因缝隙而产生的漏波现象。

优选地，所述上波导1和下波导2为矩形波导，均采用BJ120扁（标准）波导设计，由矩形波导和同轴波导共同实现电磁波的传输。所述上波导1和下波导2同轴转换部分通过改变同轴探针7的尺寸和波导短路壁的位置实现同轴波导与矩形波导的阻抗匹配。

工作过程如下：

上波导1与同轴波导为紧配装配，下波导2与同轴波导为非紧配装配，在发生机械旋转时，上波导1与同轴波导共同旋转，而下波导2不发生旋转，从而进行稳定工作。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。