一种波导谐振窗

1.本技术涉及电磁波传输技术领域，特别涉及波导传输技术，具体而言，涉及一种波导谐振窗。


背景技术：

2.波导是一种常见的微波传输线，一般是由空心的导电管(如金属管等)构成。横截面为矩形的叫矩形波导，横截面为圆形的叫圆波导。
3.矩形波导结构如图1所示，一般由一根矩形金属管构成。a为矩形波导内腔的宽度(称为宽边)，b为矩形波导内腔的高度(称为窄边)。矩形波导传输特性主要由a、b的尺寸决定，与金属管的壁厚没有什么关系。矩形金属管中间一般为空气介质，电磁波在空气中传播。
4.圆波导结构如图4所示，一般由一根圆形金属管构成。金属管的内径r就是圆波导的内径，其尺寸决定了圆波导的传输特性。
5.波导10主要用作微波信号的传输线，在微波炉、雷达、通讯卫星和微波无线电链路设备中用来将微波发送器和接收机与它们的天线连接起来。
6.在波导10中插入导电膜片(通常为金属膜片)形成谐振窗11，其作用是让等于某一频率(称为谐振频率)的电磁波通过，而其他频率的电磁波被谐振窗反射，不能通过。该频率由谐振窗的结构参数确定。
7.矩形波导的谐振窗11是由导电膜片围成的矩形窗口构成，导电膜片所在平面与波导中轴线垂直，也就是导电膜片与波导壁垂直，导电膜片外周边与矩形波导内壁相连，谐振窗宽度a1和谐振窗高度b1与该谐振窗11的谐振频率有关，如图2和图3所示。通过调整窗口尺寸(即改变导电膜片宽度d)，可以改变谐振频率，导电膜片的厚度对谐振频率的影响不大。通常矩形窗口的4条边宽度可以相等或不相等，但为了保持对称性，一般要求矩形窗口对边宽度应相等。
8.参见图4和图5，圆波导的谐振窗11也是由导电膜片围成的圆形窗口构成，导电膜片的外径r与圆波导内径相等，导电膜片的内径r1与谐振窗的谐振频率有关。
9.对于矩形谐振窗，矩形窗口的两条横边可以等效为并联谐振电路的电容c，如图6所示；矩形窗口的两条竖边可以等效为并联谐振电路的电感l，如图7所示；整个谐振窗11可以等效为电感l和电容c的并联谐振电路，如图8所示。根据电路基本理论，该并联谐振电路谐振时，电路的阻抗为无穷大。所以等于该谐振频率的电磁波能通过波导进行传输，其他频率的电磁波就不能通过波导。
10.现有技术的谐振窗存在两主要个问题：一、加工不方便，谐振窗是嵌入波导内的，不容易和波导一体成型加工；二、由于加工存在一定误差，而谐振窗是一封闭结构，窗口的大小不方便调节，不利于调试谐振频率。


技术实现要素：

11.本技术的主要目的在于提供一种波导谐振窗，以解决现有技术波导谐振窗调试、加工不方便的问题。
12.为了实现上述目的，根据本技术具体实施方式的一个方面，提供了一种波导谐振窗，由嵌入波导的导电膜片围成的窗口构成，所述导电膜片与所述波导内壁相连，所述导电膜片所在平面与所述波导中轴线垂直，其特征在于，所述窗口上设置有缺口。
13.在某些实施例中，所述缺口中间位置安装有调谐栓。
14.在某些实施例中，所述导电膜片与所述波导为一体化结构。
15.在某些实施例中，所述波导为矩形波导。
16.在某些实施例中，所述窗口为矩形窗口。
17.在某些实施例中，所述缺口宽度与所述矩形窗口边框的长度相等。
18.在某些实施例中，所述缺口设置在所述矩形窗口上边框和/或下边框。
19.在某些实施例中，所述缺口设置在所述矩形窗口左边框和/或右边框。
20.在某些实施例中，所述波导为圆波导。
21.在某些实施例中，所述窗口为圆形窗口。
22.根据本技术技术方案及其在某些示例性实施例中进一步改进的技术方案，本技术具有如下有益效果：谐振窗采用开口结构，有利于提高加工精度，便于进行一体化加工制造；通过简单的调谐栓可以方便的调整窗口大小，从而改变谐振频率，实现频率精确调谐。
23.下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步的说明。本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
24.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的具体实施方式、示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
25.图1为矩形波导结构示意图；
26.图2为矩形波导与谐振窗配置关系示意图；
27.图3为矩形谐振窗结构示意图；
28.图4为圆波导与谐振窗配置关系示意图；
29.图5为圆形谐振窗结构示意图；
30.图6为矩形谐振窗的等效电容示意图；
31.图7为矩形谐振窗的等效电感示意图；
32.图8为矩形谐振窗等效电路示意图；
33.图9为实施例1的谐振窗结构示意图；
34.图10为实施例1谐振窗与调谐栓配置关系示意图；
35.图11为实施例2谐振窗结构示意图；
36.图12为实施例3谐振窗结构示意图；
37.图13为实施例4谐振窗结构示意图；
38.图14为实施例5谐振窗结构示意图；
39.图15为实施例6谐振窗结构示意图；
40.图16为实施例7谐振窗结构示意图；
41.图17为实施例8谐振窗结构示意图；
42.图18为实施例9谐振窗结构示意图。
43.其中：
44.1——缺口；10——波导；11——谐振窗；12——调谐栓；a——矩形波导宽边；b——矩形波导窄边；d——导电膜片宽度；c——圆形谐振窗缺口宽度；a1——谐振窗宽度；b1——谐振窗高度；r——圆波导内径；r1——谐振窗内径；l——电感；c——电容。
具体实施方式
45.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的具体实施方式、示例性实施例以及其中的特征可以相互组合。现将参考附图并结合以下内容详细说明本技术。
46.为了使本领域技术人员更好的理解本技术的技术方案，下面将结合本技术具体实施方式、示例性实施例中的附图，对本技术具体实施方式、示例性实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的示例性实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的具体实施方式、示例性实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式、实施例，都应当属于本技术保护的范围。
47.本技术的波导谐振窗，由嵌入波导的导电膜片围成的窗口构成。
48.导电膜片周边与所述波导内壁相连，形成一个整体结构。
49.导电膜片所在平面与所述波导中轴线垂直，使得导电膜片与波导壁夹角都为90
°
。
50.本技术的技术方案，在谐振窗上设置缺口。该缺口的存在，使得谐振窗由封闭结构变成了开放结构，不但方便了加工成型，更有利于通过改变窗口大小，如在缺口中插入调谐栓或改变导电膜片宽度等，达到调整谐振频率的目的。
51.实施例1
52.本例谐振窗11是用于矩形波导的谐振窗。谐振窗11由导电膜片围成矩形窗口构成，导电膜片与矩形波导内壁相连，导电膜片所在平面与波导中轴线垂直，如图2所示。
53.本例导电膜片围成的矩形窗口上设置有缺口1，缺口1位于矩形窗口的上边框，其宽度与谐振窗宽度a1相等，如图9所示。这相当于矩形窗口缺了一条边，将“回”字形的窗口变成了“凹”字形的窗口。这种结构的谐振窗，加工方便，有利于提高缺口1的加工精度，保证谐振频率的准确性。
54.本例谐振窗由于设置有缺口1，可以通过在缺口1中间位置，插入调谐栓12来改变窗口的大小，从而非常方便的调整谐振窗的谐振频率，如图10所示。
55.本例调谐栓12可以采用金属螺杆，并在矩形金属管的宽边对应位置加工匹配的螺纹孔，将调谐栓12旋入螺纹孔中，通过旋进或旋出调谐栓12达到调节谐振频率的目的，可以弥补加工误差带来的谐振频率偏移，达到精确调谐的目的。
56.实施例2
57.本例谐振窗11结构如图11，谐振窗11缺口1设置在矩形窗口的下边框上，缺口1宽度与矩形谐振窗的宽度a1相等。本例谐振窗其他结构特点可以参见实施例1的描述。本例谐振窗也可以采用调谐栓来调节谐振频率。
58.实施例3
59.如图12所示，本例谐振窗11缺口1设置在矩形窗口左边框上，缺口宽度与谐振窗高度b1相等。本例谐振窗其他结构特点可以参见上述实施例的相关描述，此处从略。
60.实施例4
61.本例谐振窗11结构与实施例3描述的结构相同，不同之处在于，本例谐振窗11缺口1设置在矩形窗口右边框上，缺口宽度与谐振窗高度b1相等，如图13所示。本例谐振窗其他结构特点可以参见上述实施例的相关描述，此处不再赘述。
62.上述实施例中描述的4种谐振窗结构，都有一个共同特点，就是缺口宽度都与谐振窗宽度a1或高度b1相等，相当于矩形窗口缺了一条边，都具有加工方便，加工精度高的特点，并且方便调谐谐振频率，非常适合用于制造一体化结构的矩形波导和谐振窗。
63.实施例5
64.本例谐振窗11结构得到了进一步简化，缺口1设置在矩形窗口上边框和左边框，如图14所示，相当于去掉了矩形窗口的上边框和左边框。本例缺口结构更加简单，加工也更加方便，加工精度也可以更高，谐振频率调试也很容易实现。本例谐振窗结构更适合用于制造一体化结构的矩形波导和谐振窗。本例谐振窗其他结构特点可以参见上述实施例的相关描述。
65.实施例6
66.如图15所示，本例谐振窗11缺口1设置在矩形窗口下边框和右边框，相当于去掉了矩形窗口的下边框和右边框，本例其他结构特点可以参见实施例5的相关描述。
67.实施例7
68.参见图16所示，本例谐振窗11缺口1设置在矩形窗口上边框和右边框，相当于去掉了矩形窗口的上边框和右边框，本例其他结构特点可以参见实施例5的相关描述。
69.实施例8
70.如图17所示，本例谐振窗11缺口1设置在矩形窗口下边框和左边框，相当于去掉了矩形窗口的下边框和左边框，本例其他结构特点可以参见实施例5的相关描述。
71.通过上述实施例的描述可知，对于矩形波导的谐振窗，甚至可以去掉矩形窗口的三条边，仅由一条边构成。这种结构将会进一步简化谐振窗结构，更加有利于提高一体化加工精度。
72.实施例9
73.本例谐振窗是圆波导中使用的谐振窗，本例谐振窗11结构如图18所示，谐振窗11由导电膜片完成的圆形窗口构成，本例谐振窗也设置有缺口1，其宽度为c。由于圆波导的对称性结构，缺口1可以设置在圆形窗口的任意位置，通过控制缺口宽度c，可以控制谐振频率。本例谐振窗也可以通过在缺口中插入调谐栓来调节谐振频率。