一种紧凑型无法兰波导连接结构及设计方法与流程

文档序号:19748684发布日期:2020-01-21 19:00阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种紧凑型无法兰波导连接结构,实现矩形波导之间的无法兰连接,其特征在于,包括阳连接部(1)和阴连接部(2),

阳连接部(1)包括第一标准波导(11)、第一阻抗变换段(12)、第一非标波导段(13)和周期性金属凸体阵列(14),其中第一阻抗变换段(12)位于第一标准波导(11)与第一非标波导段(13)之间,周期性金属凸体阵列(14)设置于第一非标波导段(13)的末端外壁四周,若干金属凸体以周期性布局规则分别均匀排列;

阴连接部(2)包括第二标准波导(21)、第二阻抗变换段(22)和扩大腔体结构(23),其中第二阻抗变换段(22)位于第二标准波导(21)与扩大腔体结构(23)之间,扩大腔体结构(23)设置于第二阻抗变换段(22)的末端;

阳连接部(1)的带有周期性金属凸体阵列(14)的一端插入阴连接部(2)的扩大腔体结构(23)中,形成紧凑型无法兰波导连接结构整体;在金属凸体与扩大腔体结构(23)内表面间满足一定空气间隙范围内,周期性金属凸体阵列(14)与扩大腔体结构(23)内表面共同组成电磁带隙结构,电磁带隙结构的电磁禁带完全覆盖所需的波导工作带宽。

2.根据权利要求1所述的一种紧凑型无法兰波导连接结构,其特征在于:周期性周期性金属凸体阵列(14)中的金属凸体形状为立方体、圆柱体或正方体。

3.根据权利要求1所述的一种紧凑型无法兰波导连接结构,其特征在于:第一非标波导段(13)末端外壁的同一平面内,金属凸体高度及结构形式保持一致。

4.根据权利要求1所述的一种紧凑型无法兰波导连接结构,其特征在于:扩大腔体结构(23)的内腔宽高尺寸值大于周期性金属凸体阵列(14)的外轮廓宽高尺寸值2~100μm,使阳连接部(1)插入阴连接部(2)时形成紧连接。

5.根据权利要求1所述的一种紧凑型无法兰波导连接结构,其特征在于:扩大腔体结构(23)的内腔深度不小于周期性金属凸体阵列(14)沿波导方向的纵向长度。

6.根据权利要求1所述的一种紧凑型无法兰波导连接结构,其特征在于:还包括机械连接结构,用于固定连接阳连接部(1)和阴连接部(2)。

7.根据权利要求1所述的一种紧凑型无法兰波导连接结构,其特征在于:周期性金属凸体阵列(14)的设置方法为:

(1)根据所需工作频段设计第一阻抗变换段、第一非标波导段和第二阻抗变换段结构尺寸,保证整体连接后的电磁场传输带宽覆盖所需的工作频段;

(2)建立周期性金属凸体阵列中单个金属凸体的仿真模型,设置仿真模型尺寸参数初值,设置周期性边界条件及设置本征求解模式;

(3)进行机械加工容差性能分析:根据实际机械加工公差及误差范围,设定金属凸体与扩大腔体结构内表面间的实际空气间隙范围,通过本征值求解模式获得周期性金属凸体阵列的电磁禁带特性,调整仿真模型尺寸参数初值,使在所设定的实际空气间隙范围内,电磁禁带均覆盖所需的波导工作带宽,获得仿真模型尺寸参数值;

(4)根据获得的仿真模型尺寸参数值,建立紧凑型无法兰波导连接的整体仿真模型,金属凸体与扩大腔体结构内表面间的空气间隙设定为典型值;

(5)进行装配容差性能分析:根据实际装配误差,设定阳连接部中第一非标波导段与阴连接部中第二阻抗变换段的输出端口间距,仿真获得紧凑型无法兰波导连接的插入损耗及驻波性能,根据所需的插入损耗及驻波性能要求,获得装配容差范围;

(6)设定第一非标波导段输出端口与第二阻抗变换段输出端口间距为装配容差的最大值,根据波导的实际工作要求,设置波导传输功率,仿真获得电磁场分布特性,根据传输功率大小选择周期性金属凸体阵列中金属凸体的数量,以保证合适的电磁场屏蔽特性;

(7)仿真获得插损及驻波结果,微调仿真模型尺寸参数值,使得在所需的波导工作带宽内,驻波和插入损耗性能均满足要求。

8.根据权利要求7所述的一种紧凑型无法兰波导连接结构,其特征在于:单个金属凸体的仿真模型包括单个金属凸体本身结构尺寸、构成周期性阵列的排列规则信息以及金属凸体与扩大腔体结构(23)内表面间空气间隙。

9.一种紧凑型无法兰波导连接结构设计方法,无法兰波导连接结构包括阳连接部和阴连接部,其特征在于,具体步骤如下:

(1)根据所需工作频段设计阳连接部的第一阻抗变换段、第一非标波导段和阴连接部的第二阻抗变换段结构尺寸,保证整体连接后的电磁场传输带宽覆盖所需的工作频段;在第二阻抗变换段的末端设置扩大腔体结构,在第一非标波导段的末端外壁四周表面设置周期性金属凸体阵列,设置方法为:

(a)建立周期性金属凸体阵列中单个金属凸体的仿真模型,设置仿真模型尺寸参数初值,设置周期性边界条件及设置本征求解模式;

(b)进行机械加工容差性能分析:根据实际机械加工公差及误差范围,设定金属凸体与扩大腔体结构内表面间的实际空气间隙范围,通过本征值求解模式获得周期性金属凸体阵列的电磁禁带特性,调整仿真模型尺寸参数初值,使在所设定的实际空气间隙范围内,电磁禁带均覆盖所需的波导工作带宽,获得仿真模型尺寸参数值;

(c)根据获得的仿真模型尺寸参数值,建立紧凑型无法兰波导连接的整体仿真模型,金属凸体与扩大腔体结构内表面间的空气间隙设定为典型值;

(d)进行装配容差性能分析:根据实际装配误差,设定阳连接部中第一非标波导段与阴连接部中第二阻抗变换段的输出端口间距,仿真获得紧凑型无法兰波导连接的插入损耗及驻波性能,根据所需的插入损耗及驻波性能要求,获得装配容差范围;

(e)设定第一非标波导段输出端口与第二阻抗变换段输出端口间距为装配容差的最大值,根据波导的实际工作要求,设置波导传输功率,仿真获得电磁场分布特性,根据传输功率大小选择周期性金属凸体阵列中金属凸体的数量,以保证合适的电磁场屏蔽特性;

(f)仿真获得插损及驻波结果,微调仿真模型尺寸参数值,使得在所需的波导工作带宽内,驻波和插入损耗性能均满足要求;

(2)将阳连接部的带有周期性金属凸体阵列的一端插入阴连接部的扩大腔体结构中,形成紧凑型无法兰波导连接结构整体。

10.根据权利要求9所述的一种紧凑型无法兰波导连接结构设计方法,其特征在于:单个金属凸体的仿真模型包括单个金属凸体本身结构尺寸、构成周期性阵列的排列规则信息以及金属凸体与扩大腔体结构内表面间空气间隙。

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