一种波导—波导界面连接装置的制作方法

本实用新型属于微波连接技术领域，更为具体地讲，涉及各种微波器件的波导接口，包括放大器波导接口、矢量网络分析仪波导接口、频谱仪波导接口、信号源波导接口、滤波器波导接口、混频器波导接口等的界面连接装置，特别适合于太赫兹频段的电磁波波导界面连接。

背景技术：

波导传输电磁波具有损耗低、效率高的优势，是常用的电磁波传输方式。在测量、滤波、放大等微波电路中，需要用波导将不同功能的器件连接到一起，而器件连接需要波导—波导连接装置来实现。

由于电磁波工作频率很高，波导—波导连接装置由于存在加工误，或连接处有缝隙，这将导致电磁波的泄露和反射。严重情况下，会将电磁波全部反射回去，无法实现电磁波的传输。有些情况下，波导—波导连接装置还用于分界面连接，比如真空密封(即一段波导位于真空中，另外一段波导位于空气中)、液体密封(即一段波导位于特定液体中，另外一段波导位于空气中)、不同气体密封、不同液体密封等电磁波波导连接功能。波导—波导连接装置用于分界面连接时(此时称之为波导—波导界面连接装置)，必须在分界面处插入电磁波可以通过，而气体和液体不可以通过的隔离介质片。如图1、2所示的圆波导1在分界面处插入了圆形的隔离介质片2，如图3、4所示的矩形波导3在分界面处插入了矩形的隔离介质片4。大多数情况下，插入的隔离介质片会使得电磁波严重反射，只能在特定频率点通过，损耗严重。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种波导—波导界面连接装置，以减小电磁波反射，减小损耗。

为实现上述实用新型目的，本实用新型波导—波导界面连接装置，包括：两波导以及分界面连接处插入的隔离介质片，其特征在于，所述隔离介质片为纺锤形介质片；

纺锤形介质片为中间粗两端细的介质片，中间粗的地方与两波导连接接口焊接，从而实现密封(真空密封、液体密封)功能，两端分别向两波导内部延伸，截面积逐渐变小(变细，变薄)。

本实用新型的目的是这样实现的。

本实用新型波导—波导界面连接装置，将隔离介质片改进为纺锤形介质片。由于存在纺锤形介质片，将会对电磁波形成吸波的作用，即电磁波传输将会在一波导内沿着介质片一端向另一端前进，开始，电磁波在该波导中传输，随着介质片截面积的增大，电磁波能量将会不断地向介质片中集合，而介质片周边直至波导壁之间区域电磁波能量非常少，从而使得波导—波导连接之间的缝隙对能量传输的影响可以忽略；而电磁波沿着介质片向另一端前进，可以实现任意随介质片弯曲的连接；而后，当电磁波经过过渡区或者是波导—波导连接区或是介质折弯区后，到达另一波导内，并向另一端继续前进，这时，随着介质片截面积不断变小，能量又开始从介质片中出来，填满介质片和另一波导之间的区域，当介质片的截面积不断变小(介质片变细、变薄)，直至为零后，电磁波又在另一波导中传输了。这样，可以实现电磁波阻抗的缓变，从而减少了反射，减少了损耗。

附图说明

图1是圆波导—波导界面连接装置的结构示意图

图2是图1所示圆波导—波导界面连接装置的垂直截面图；

图3是矩形波导—波导界面连接装置的结构示意图；

图4是图3所示矩形波导—波导界面连接装置的垂直截面图；

图5是本实用新型波导—波导界面连接装置应用于圆波导的结构示意图；

图6是图5所示圆形的纺锤形介质片的结构示意图；

图7是图6所示波导—波导界面连接装置的传输参数曲线图；

图8是本实用新型波导—波导界面连接装置应用于矩形波导的结构示意图；

图9是图8所示矩形的纺锤形介质片的结构示意图；

图10是本实用新型波导—波导界面连接装置应用于变形的矩形波导的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本实用新型。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本实用新型的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

图5是本实用新型波导—波导界面连接装置应用于圆波导的结构示意图。

在本实施例中，如图5所示，本实用新型波导—波导界面连接装置包括两波导101、102以及分界面连接处插入的隔离介质片5。在本实施例中，如图5 所示，两波导为圆波导，如图6所示，所述隔离介质片5为在延伸方向截面为圆形的纺锤形介质片，截面积逐渐变小(变细)，直至消失。

在本实施例中，如图5所示，圆形的纺锤形介质片5位于圆波导101、102 中的情况，圆形的纺锤形介质片5中间最粗处和圆波导101、102内径相同，并且连接，从而实现圆波导101、102对圆形的纺锤形介质片5的支撑，同时实现圆波导101、102两端的密封。

在本实施例中，图5是采用圆波导时，圆形的纺锤形介质片5连接的一个范例，圆波导内直径1mm，圆形的纺锤形介质片的材料采用石英，主要是因为石英电磁波损耗小，而且介电常数合适。圆形的纺锤形介质片在延伸方向截面最大处和波导截面相同，截面最大处长度为0.5mm，随着两端的延伸，圆形的纺锤形介质片的直径不断减少，直至为零，石英总的长度为15mm。仿真研究表明，在300GHz-400GHz范围为，图7所示，反射系数S11低于-20dB，传输系数S21 高于-5dB，而且能够实现液体—空气密封，满足设计要求。

如图5、6所示，圆形的纺锤形介质片5逐渐变化的渐变段的长度能够调节获得不同的反射系数，要求反射系数较低时，通过加长渐变段可以实现；需要反射系数较大时，则减变段长度即可。

图8是本实用新型波导—波导界面连接装置应用于矩形波导的结构示意图。

在本实施例中，如图8所示，实现连接的波导是矩形波导时，则纺锤形介质片6则为中心截面是矩形，两端截面逐渐变小，直至消失结构，可以为一棱锥，或仅单边减少情况，如图9所示。如图8所示，该纺锤形介质片6位于矩形波导301、302中，可以看到纺锤形介质片6中心截面最宽处和矩形波导宽度相同，截面最厚处和波导厚度相同，并可焊接到一起，从而实现矩形波导301、302对介质的支持和纺锤形介质片6对两边矩形波导301、302的密封，此时可以实现中心位置一边的波导真空，另一边为空气或液体的隔离。

在本实施例中，图8是矩形波导采用纺锤形介质片连接的一个范例。矩形波导为G波段(截面尺寸1.09mm*0.56mm)，纺锤形介质片6为CVD金刚石，主要是因为金刚石质地坚固，电磁波损耗小，而且介电常数合适。金刚石介质片截面最大处和波导截面相同，截面最大处长度为1mm，金刚石宽度不断减少，直至为零，金刚石总的长度为13mm。仿真研究表明，在200GHz-220GHz范围为，反射系数低于-15dB，而且能够实现真空—空气密封，满足设计要求。

当然，本实用新型提出的波导—波导界面连接装置也可用于矩形波导对圆波导的连接，或者是变形的矩形波导之间的连接，只要采用纺锤形介质片的设计实现波导连接密封，并同时获得满足要求反射系数的长度，都是本实用新型保护范围之内。图10是变形矩形波导701、702的连接，图10中矩形波导口变小，纺锤形介质片6截面最大处恰位于变形矩形波导701、702变小位置，实现密封。

尽管上面对本实用新型说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。