半圆盘介质双曲渐变脊矩形波导与同轴线转换输能装置

1.本实用新型属于电磁波输能技术领域，更为具体地讲，涉及一种半圆盘介质双曲渐变脊矩形波导与同轴线转换输能装置


背景技术：

2.在微波领域，往往需要运用波导来传输高功率微波，这是因为波导有更大的功率承载能力。但为了使用矢量网络分析仪检测具体的信号，此时又需要用到同轴电缆，因此这就需要使用波导-同轴输能转换装置。此外，在电真空器件如行波管中，往往也需要用到螺旋金属线与波导匹配耦合过渡装置。以方便大功率电磁波能量可以顺利输送到标注矩形波导。
3.波导和同轴相互转换结构的研究是一类较为成熟的领域，传统的结构多采用非接触式同轴探针式耦合，此类结构中的探针容易弯曲变形，且悬置式的摆列布局，在加工或使用时容易发生金属接触，导致结构反射信号变大，影响器件的正常使用。且这种过渡结构尺寸较大、工作带宽有限，不利于小型化应用场景的需求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种半圆盘介质双曲渐变脊矩形波导与同轴线转换输能装置，通过使用双曲渐变脊把电磁波信号逐渐变换到同轴接口，从而完成模式转换和电磁能量传输。
5.为实现上述发明目的，本发明一种半圆盘介质双曲渐变脊矩形波导与同轴线转换输能装置，其特征在于，包括：矩形波导、双曲渐变脊、长方体脊、半圆形介质翼片、同轴内导体、标准同轴线接口；
6.所述矩形波导的底面设置双曲渐变脊，顶面内侧设置等间距分布的半圆形介质翼片，右侧面设置标准同轴线接口；
7.所述双曲渐变脊由两段反向相切的圆弧连接而成，两段脊的厚度保持在高度方向上逐渐升高，最终与长方体脊相接，且双曲渐变脊的末端高度与长方体脊的高度一直，其中，第一段脊的圆弧呈内凹趋势，其首、尾高度差值大，第二段脊的圆弧呈外凸趋势，其首、尾高度差值小；
8.所述长方体脊与双曲渐变脊和同轴内导体连接，从而将双曲渐变脊、长方体脊和同轴内导体形成一个整体；
9.所述半圆形介质翼片的起始位置从双曲渐变脊的最薄处开始，在双曲渐变脊的末端结束，共计八片，且每一片都位于顶面中线上，半圆形介质翼片的正下方为双曲渐变脊，但与双曲渐变脊存在一定距离；
10.所述内导体位于长方体脊的中线位置，其首端与双曲渐变脊的第二段脊相切，然后向尾部延伸，穿过矩形波导后延伸至同轴线接口，且正好位于标准同轴线接口的圆心位置处；
11.装置运行时，te
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模式的电磁波从矩形波导馈入，沿着双曲渐变脊传播，电磁波的路径也将随脊的变化，逐渐被引导至长方体脊顶部的同轴内导体处，再过渡到同轴线接口，此时电磁波模式将变成tem模式，从而完成模式转换和电磁能量传输。
12.本实用新型的发明目的是这样实现的：
13.本发明一种半圆盘介质双曲渐变脊矩形波导与同轴线转换输能装置，包括：矩形波导、双曲渐变脊、长方体脊、半圆形介质翼片、同轴内导体、标准同轴线接口；当te
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模式的电磁波从矩形波导馈入，沿着双曲渐变脊传播，电磁波的路径也将随脊的变化，逐渐被引导至长方体脊顶部的同轴内导体处，再过渡到同轴线接口，这样将显著缩短过渡段尺寸，且可以减少电磁波的回波反射，另外电磁波受矩形波导顶部的半圆形介质翼片的影响，从而改善装置的带宽特性。
附图说明
14.图1是半圆盘介质双曲渐变脊矩形波导与同轴线转换输能装置示意图；
15.图2是图1所示双曲渐变脊的示意图；
16.图3是半圆盘介质双曲渐变脊矩形波导与同轴线转换输能装置的正视图；
17.图4是半圆盘介质双曲渐变脊矩形波导与同轴线转换输能装置的前正视图。
具体实施方式
18.下面结合附图对本发明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发明。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发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
19.实施例
20.图1是半圆盘介质双曲渐变脊矩形波导与同轴线转换输能装置示意图。
21.在本实施例中，如图1所示，本发明一种半圆盘介质双曲渐变脊矩形波导与同轴线转换输能装置，包括：矩形波导1、双曲渐变脊2、长方体脊3、半圆形介质翼片4、同轴内导体5、标准同轴线接口6；
22.矩形波导的底面设置双曲渐变脊，顶面内侧设置等间距分布的半圆形介质翼片，右侧面设置标准同轴线接口；
23.如图2所示，双曲渐变脊由两段反向相切的圆弧连接而成，两段脊的厚度保持在高度方向上逐渐升高，最终与长方体脊相接，且双曲渐变脊的末端高度与长方体脊的高度一直，其中，第一段脊的圆弧呈内凹趋势，其首、尾高度差值大，第二段脊的圆弧呈外凸趋势，其首、尾高度差值小；
24.在本实施例中，如图2所示，点a是双曲渐变段第一段圆弧的圆心，b和c分别为第一段圆弧的起始和终止位置，线段ab和ac分别为半径。第二段圆弧的圆心为点d，起始与终止位置分别为c和e。两段圆弧在点c相互外切，共同构成一段光滑的双曲圆弧；
25.长方体脊与双曲渐变脊和同轴内导体连接，从而将双曲渐变脊、长方体脊和同轴内导体形成一个整体；
26.半圆形介质翼片的起始位置从双曲渐变脊的最薄处开始，在双曲渐变脊的末端结束，共计八片，且每一片都位于顶面中线上，半圆形介质翼片的正下方为双曲渐变脊，但与
双曲渐变脊存在一定距离；
27.内导体位于长方体脊的中线位置，其首端与双曲渐变脊的第二段脊相切，然后向尾部延伸，穿过矩形波导后延伸至同轴线接口，且正好位于标准同轴线接口的圆心位置处；
28.在本实施例中，双曲渐变脊、长方体脊和矩形波导均为铁质金属，表面再镀镍处理；半圆盘介质双曲渐变脊矩形波导与同轴线转换输能装置的具体尺寸标注如图2、图3和图4所示，其中，两段双曲渐变脊的圆弧半径ab和de均保持一致，为20mm，角bac和角cde也保持一致，为40度；脊的宽度w为1.2mm；脊的初始厚度t为0.5mm，最末端的高度h为5mm。半圆形介质翼片的半径r为2.2mm，厚度b为0.8mm，彼此之间的周期距离p为1.5mm。
29.装置运行时，te
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模式的电磁波从矩形波导馈入，沿着双曲渐变脊传播，电磁波的路径也将随脊的变化，逐渐被引导至长方体脊顶部的同轴内导体处，再过渡到同轴线接口，此时电磁波模式将变成tem模式，从而完成模式转换和电磁能量传输。
30.尽管上面对本发明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发明，但应该清楚，本发明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发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。


技术特征：
1.一种半圆盘介质双曲渐变脊矩形波导与同轴线转换输能装置，其特征在于，包括：矩形波导、双曲渐变脊、长方体脊、半圆形介质翼片、同轴内导体、标准同轴线接口；所述矩形波导的底面设置双曲渐变脊，顶面内侧设置等间距分布的半圆形介质翼片，右侧面设置标准同轴线接口；所述双曲渐变脊由两段反向相切的圆弧连接而成，两段脊的厚度保持在高度方向上逐渐升高，最终与长方体脊相接，且双曲渐变脊的末端高度与长方体脊的高度一直，其中，第一段脊的圆弧呈内凹趋势，其首、尾高度差值大，第二段脊的圆弧呈外凸趋势，其首、尾高度差值小；所述长方体脊与双曲渐变脊和同轴内导体连接，从而将双曲渐变脊、长方体脊和同轴内导体形成一个整体；所述半圆形介质翼片的起始位置从双曲渐变脊的最薄处开始，在双曲渐变脊的末端结束，共计八片，且每一片都位于顶面中线上，半圆形介质翼片的正下方为双曲渐变脊，但与双曲渐变脊存在一定距离；所述内导体位于长方体脊的中线位置，其首端与双曲渐变脊的第二段脊相切，然后向尾部延伸，穿过矩形波导后延伸至同轴线接口，且正好位于标准同轴线接口的圆心位置处；装置运行时，te
10
模式的电磁波从矩形波导馈入，沿着双曲渐变脊传播，电磁波的路径也将随脊的变化，逐渐被引导至长方体脊顶部的同轴内导体处，再过渡到同轴线接口，此时电磁波模式将变成tem模式，从而完成模式转换和电磁能量传输。2.根据权利要求1所述的半圆盘介质双曲渐变脊矩形波导与同轴线转换输能装置，其特征在于，所述双曲渐变脊、长方体脊和矩形波导均为铁质金属，表面再镀镍处理。3.根据权利要求1所述的半圆盘介质双曲渐变脊矩形波导与同轴线转换输能装置，其特征在于，所述半圆形介质翼片的半径为2.2mm，厚度为0.8mm，间距离为1.5mm。

技术总结
本发明公开了一种半圆盘介质双曲渐变脊矩形波导与同轴线转换输能装置，包括：矩形波导、双曲渐变脊、长方体脊、半圆形介质翼片、同轴内导体、标准同轴线接口；当TE


技术研发人员：杨阳
受保护的技术使用者：东莞理工学院
技术研发日：2022.09.06
技术公布日：2022/12/6