[发明专利]接触式无间隙的波导旋转关节

说明书

本发明涉及微波通信技术领域，具体涉及一种接触式无间隙的波导旋转关节，包括波导管旋转组件和同轴套设在波导管旋转组件外部的波导管座，波导管旋转组件与波导管座的内壁之间为间隙配合，二者之间可进行相对周向旋转和轴向移动，还包括压盖和弹性部件，其中，压盖固定在波导管座的左端面上，弹性部件设置于压盖与波导管旋转组件之间所形成的容纳腔中；弹性部件处于压缩形变状态，从而推动波导管旋转组件的右端面向波导管座的左侧面移动，保证二者面接触。本发明的波导旋转关节在结构上采用弹性接触式设计，省略了扼流槽，驻波比较小，插损较小，工作带宽完全覆盖标准波导管的带宽，整体的加工工艺简单，检验尺寸链也简单。

技术领域

本发明涉及微波通信技术领域，具体涉及一种接触式无间隙的波导旋转关节。

背景技术

在微波通信系统或雷达系统中，通常需要天线方位能进行360°连续旋转，俯仰–25°～120°旋转，极化0°～270°旋转，进而保证天线实现信号搜索，跟踪，目标测量等功能。此时馈源和网络之间必须安装波导旋转关节或同轴旋转关节，保证微波信号能有效传输。

波导旋转关节通常使用金属制造，设置于动态天线系统与静态系统之间，以保证微波信号有效传输。

波导(waveguide)是用来引导微波旋转关节中电磁波的部件。波导一般指的是空心金属管，根据波导横截面的形状不同，可分为矩形波导、圆波导等，矩形波导和圆波导是目前应用最为广泛的两种波导形式，电磁波在金属管内传播，损耗很小。

波导管壁一般采用铜、铝等金属制成，有时内壁还镀有银或金，其导电率很高，波导内壁的空气介质就是电磁波传输的通道，简称为信道，电磁波在波导信道中的传播受到波导内壁的限制和反射等阻抗作用。

市场现有的圆波导旋转关节，大多使用无接触式关节，因波导管与波导管座之间具有一定间隙，因此驻波比较大，插损也较大；为了降低驻波比和插损，在一些对电性能要求较高的地方会在无接触式关节中设计扼流槽。如：中国专利CN 201220374567.1中公开了一种微波旋转关节用波导信道，该波导信道包括首尾相连的第一波导管和第二波导管，所述第一波导管可相对于第二波导管旋转，所述第一波导管和第二波导管的连接处设有扼流信道，所述扼流信道与所述第一波导管和第二波导管内的主信道相通。该专利中的第一波导管可相对于第二波导管旋转，提高了电磁波在主信道中的传输速度，同时在第一波导管和第二波导管的连接处设计扼流信道，使得波导壁上电磁波在流经第一波导管和第二波导管的连接处的缝隙时提供了一个有效的低阻抗信道，从而保证产品的电性能指标不受影响。但是，具有扼流槽(即专利CN 201220374567.1中的扼流信道)的旋转关节反射系数高，功率容量大，但工作频带较窄，且电压驻波比大(电磁波反射损耗大)，插损大(电磁信号衰减幅度大)。当工作频率改变时，因扼流槽的尺寸无法改变，电性能指标会下降。扼流槽设计计算复杂，往往需要最终以试验确定，设计制造成本高。

随着卫星通信的迅猛发展，工作频带越来越宽，而宽频带波导旋转关节的设计中存在扼流特性与宽频带之间的矛盾。宽频带波导旋转关节要求在连接处可平稳旋转，又要保证在动、定波导之间具有良好的电连接，使宽频段覆盖系统能达到较好的驻波和较小的插入损耗。

中国专利CN201621018239.2中公开一种波导旋转关节，包括第一波导同轴转换器、第二波导同轴转换器、第一轴承和第二轴承，第一波导同轴转换器包括第一脊和第一连接件，第二波导同轴转换器包括第二脊和第二连接件，第二连接件插入第一连接件内，第一轴承和第二轴承套接在第二连接件上，第一脊和第二脊可拆卸连接，第一波导同轴转换器、第二波导同轴转换器、第一轴承和第二轴承共轴旋转。该专利中引入了轴承作为第一波导同轴转换器和第二波导同轴转换器之间的旋转件，通过一系列复杂的配合，驻波比和插损有所下降，但一方面该结构较为复杂，第一脊和第二脊的尺寸有严格要求，加工工艺复杂，还需要调谐螺钉等辅助部件，另一方面为了确保电气连续性仍需要加工多个扼流槽，进一步增加加工难度，而且该波导旋转关节也不能适用于工作频率改变时的工作状态。