一种大功率柔性波导传输组件的制作方法

1.本实用新型属于波导传输技术领域，具体涉及一种大功率柔性波导传输组件。


背景技术：

2.目前行业内，对于长距离波导信号传输，通常采用柔软性的射频同轴电缆作为传输线，如图1所示，传统结构在信号传输时，输入口和输出口均为矩形波导口，用于传输te10模，但中间所采用的射频同轴电缆传输的是tem模，因此，在整个传输过程中模发生转换，即te-tem-te。而不同模之间转换时，势必会引起射频同轴波导电缆组件内部电场发生明显的突变，产生较大的电场强度，从而造成大功率信号传输时容易发生电击穿，尤其是在低气压环境下，由于击穿场强降低，传输大功率信号时更容易发生击穿。同时，传统结构产品的传输功率受制于射频同轴电缆的耐受功率，因此，也无法实现大功率信号的传输。
3.在某些特殊领域，例如国防武器装备等，由于国防武器装备要向着更高、更快、更远的方向发展，更高意味着产品需要经受极低气压环境，更快、更远意味着产品发射信号的功率要更大，因此需要产品在低气压环境下承受更高的功率，但现有产品由于其结构固有的特性决定了无法在低气压环境下承受更高的功率，这已经严重制约了武器装备的发展。
4.虽然国防武器装备使用相控阵雷达比使用机械扫描雷达有优势，但是相控阵雷达也有造价高(往往是机械扫描雷达的数十倍乃至数百倍)、体积大、重量大、能耗大、结构复杂以及信噪比差等缺点，导致目前很多国防武器装备依然使用机械扫描雷达，机械扫描雷达的主要结构为“大功率信号源-馈线-天线”，天线在伺服系统的驱动下随目标物体的位置、方位、状态的变化任意变化，也带动馈线复杂狭小空间内任意运动变化。目前能在复杂狭小空间内反复任意弯曲且能传输大功率的馈线成为制约使用机械扫描雷达的武器装备性能的主要因素。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种大功率柔性波导传输组件，能够可靠传输大功率信号，不会出现击穿风险，同时也更加易于加工。
6.为了实现上述目的，本实用新型有如下的技术方案：
7.一种大功率柔性波导传输组件，包括长度根据传输距离匹配设置的柔性波导，以及连接在柔性波导两端的第一波导转换器和第二波导转换器；所述的柔性波导无内导体，能够在安装空间内任意弯曲；信号依次通过第一波导转换器、柔性波导和第二波导转换器进行传输，传输过程中始终保持te模；所述的柔性波导包括从内至外依次设置的绝缘介质、屏蔽层以及护套。
8.作为本实用新型大功率柔性波导传输组件的一种优选方案，所述的绝缘介质采用聚四氟乙烯材料或聚乙烯材料中的任意一种或多种的组合制成。
9.作为本实用新型大功率柔性波导传输组件的一种优选方案，所述的聚四氟乙烯材料包括低密度聚四氟乙烯芯体或者聚四氟乙烯薄膜绕包。
10.作为本实用新型大功率柔性波导传输组件的一种优选方案，所述的屏蔽层为单层或多层。
11.作为本实用新型大功率柔性波导传输组件的一种优选方案，所述的屏蔽层采用金属带、金属丝或者金属带和金属丝双材料组成。
12.作为本实用新型大功率柔性波导传输组件的一种优选方案，所述屏蔽层的结构采用金属带绕包、金属丝编织或金属带绕包和金属丝编织共同形成。
13.作为本实用新型大功率柔性波导传输组件的一种优选方案，所述的护套根据使用温度的不同而选择不同的非金属材料制成。
14.作为本实用新型大功率柔性波导传输组件的一种优选方案，所述柔性波导的横截面为椭圆形，椭圆形横截面的长轴为l1，短轴为l2，通过调节长轴l1与短轴l2比值的大小来调节所述柔性波导的使用频段。
15.作为本实用新型大功率柔性波导传输组件的一种优选方案，所述的第一波导转换器和第二波导转换器采用直馈转接结构或侧馈转接结构。
16.相较于现有技术，本实用新型至少具有如下的有益效果：
17.本实用新型的柔性波导无内导体，具有足够的柔软性，可在安装空间内随意弯曲，且弯曲过程中或弯曲后的性能与传统射频同轴电缆相比影响甚小。在相同气压(高度)下，对比本实用新型柔性波导传输组件和射频同轴波导电缆组件而言，二者波导口相同，但柔性波导传输组件是射频同轴波导电缆组件耐平均功率的1.5倍、耐峰值功率的9倍。本实用新型柔性波导相较于传统柔软射频同轴电缆，传输功率实现大大提高。本实用新型的插入损耗小，传统柔软射频同轴电缆的插入损耗包含三部分：内导体损耗、介质损耗以及外导体损耗，且主要是内导体损耗。然而本实用新型的损耗仅包含两部分：介质损耗和外导体损耗，经理论计算结合实际测试，相同频率、相同长度、相同介质的本实用新型传输组件，插入损耗仅为柔软射频同轴电缆的20％。本实用新型的电压驻波比小，在整个过程中没有传输模式的转换，均传输te模，匹配简单，性能更优越。而传统方式采用“矩形波导 柔软射频同轴电缆 矩形波导”，在整个过程中经历了te模-tem模-te模的转化，共经历2次模式的转化匹配更复杂，造成匹配性差。本实用新型柔性波导的柔软性、耐弯曲性好，由于本实用新型柔性波导没有金属内导体，而传统柔软射频同轴电缆有金属内导体，所以，本实用新型柔性波导的柔软耐弯曲性远远优于柔软射频同轴电缆，因此支持产品工作时摆动、晃动等运动需求，也可在复杂狭小空间内安装使用。
附图说明
18.图1传统射频同轴波导电缆组件的结构示意图；
19.图2本实用新型大功率柔性波导传输组件的结构示意图；
20.图3本实用新型柔性波导的截面结构示意图；
21.图4传统柔软射频同轴电缆的截面结构示意图；
22.附图中：1-柔性波导；2-第一波导转换器；3-第二波导转换器；4-绝缘介质；5-屏蔽层；6-护套；7-内导体；8-射频同轴电缆。
具体实施方式
23.下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
24.请参阅图1和图2，在传统射频同轴波导电缆组件中，第一波导转换器2为一端矩形波导转射频同轴电缆8结构，实现矩形波导接口转射频同轴电缆8的匹配；第二波导转换器3为另一端矩形波导转射频同轴电缆8结构，实现矩形波导接口转射频同轴电缆8的匹配。传统射频同轴波导电缆组件的传输功率小，受制于射频同轴电缆8本身的制约，传输功率小。
25.相比之下，本实用新型给出一种大功率柔性波导传输组件，包括长度根据传输距离匹配设置的柔性波导1，以及连接在柔性波导1两端的第一波导转换器2和第二波导转换器3；柔性波导1无内导体，能够在安装空间内任意弯曲；信号依次通过第一波导转换器2、柔性波导1和第二波导转换器3进行传输，传输过程中始终保持te模。参见图3，本实用新型的柔性波导1包括从内至外依次设置的绝缘介质4、屏蔽层5以及护套6。
26.在一种实施方式中，绝缘介质4采用聚四氟乙烯材料或聚乙烯材料中的任意一种或多种的组合制成。聚四氟乙烯材料包括低密度聚四氟乙烯芯体或者聚四氟乙烯薄膜绕包。
27.在一种实施方式中，屏蔽层5为单层或多层。
28.进一步的，屏蔽层5采用金属带、金属丝或者金属带和金属丝双材料组成。更进一步的，屏蔽层5的结构采用金属带绕包、金属丝编织或金属带绕包和金属丝编织共同形成。
29.在一种实施方式中，护套6根据使用温度的不同而选择不同的非金属材料制成。
30.本实用新型柔性波导1的横截面为椭圆形，椭圆形横截面的长轴为l1，短轴为l2，可以通过调节长轴l1与短轴l2比值的大小来调节所述柔性波导1的使用频段。
31.通过对照图3和图4，本实用新型柔性波导1的柔软性、耐弯曲性好，本实用新型的柔性波导1可以采用与传统柔软射频同轴电缆相同的材料制成，但是传统柔软射频同轴电缆的中心具有内导体7，而本实用新型柔性波导1没有内导体7，所以本实用新型的柔软耐弯曲性远远优于传统柔软射频同轴电缆，支持产品工作时摆动、晃动等运动需求，也可在复杂狭小空间内安装使用。
32.本实用新型大功率柔性波导传输组件的实施例中，所述的第一波导转换器2和第二波导转换器3采用直馈转接结构或侧馈转接结构，所述的柔性波导1的横截面为椭圆形；
33.该大功率柔性波导传输组件的加工方法包括以下步骤：
34.当第一波导转换器2采用直馈结构时，将柔性波导1与第一波导转换器2的矩形波导平行固定，且柔性波导1的长边与第一波导转换器2的矩形波导的长边保持平行，柔性波导1的短边与第一波导转换器2的矩形波导的短边保持平行；
35.当第一波导转换器2采用侧馈结构时，将柔性波导1与第一波导转换器2的矩形波导垂直固定，且柔性波导1的长边与第一波导转换器2的矩形波导的长边保持平行，柔性波导1的短边与第一波导转换器2的矩形波导的短边保持垂直；
36.当第二波导转换器3采用直馈结构时，将柔性波导1与第二波导转换器3的矩形波导平行固定，且柔性波导1的长边与第二波导转换器3的矩形波导的长边保持平行，柔性波导1的短边与第二波导转换器3的矩形波导的短边保持平行；
37.当第二波导转换器3采用侧馈结构时，将柔性波导1与第二波导转换器3的矩形波导垂直固定，且柔性波导1的长边与第二波导转换器3的矩形波导的长边保持平行，柔性波
导1的短边与第二波导转换器3的矩形波导的短边保持垂直。
38.更进一步的，在本实用新型大功率柔性波导传输组件中，柔性波导1的椭圆形横截面的长轴为l1，短轴为l2，调节长轴l1与短轴l2比值来调节柔性波导1的使用频段。
39.目前国际军事竞争格局正在发生深刻变化，对军事科学发展提出新的更高、更快以及更远的要求，多科学专业交叉密集、多领域技术融合集成的特征日益凸显，大交叉、大融合、大突破已经成为现代军事科学发展的基本规律，而本实用新型大功率柔性波导传输组件及其加工方法正是突破原有技术的壁垒，将低气压下、超大功率、柔软易弯曲三种原本互相牵制的技术有机的交叉融合在一体，创新性强，结构简单、性能优越，可靠性高，为实现军事革命技术的应用和推广更加简单化、高效化、经济化以及高可靠化提供了解决方案。
40.本实用新型大功率柔性波导传输组件及其加工方法的提出，解决了制约使用机械扫描雷达的武器装备性能的主要因素，使机械扫描雷达的应用更加广泛，使武器装备实现更高、更快、更远功能的同时，在武器装备设计方面也更加简单化、高效化、经济化、可靠化。
41.以上所述的仅仅是本实用新型的较佳实施例，并不用以对本实用新型进行任何限定，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本实用新型精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求书涵盖的保护范围之内。