一種小型化多通道波導(dǎo)開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種波導(dǎo)開關(guān)，特別是一種小型化多通道波導(dǎo)開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002] 波導(dǎo)開關(guān)作為一種機(jī)電一體化組件，主要用于微波信號(hào)傳輸路徑的選擇、波導(dǎo)傳 輸能量的通斷或通道之間切換，其廣泛用作大功率輸出的雷達(dá)及通訊發(fā)射機(jī)的備用轉(zhuǎn)換開 關(guān)，同時(shí)也廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的微波發(fā)射設(shè)備和微波測(cè)控工程中。常用來實(shí)現(xiàn)核心 微波設(shè)備的1:1備份或微波功率信號(hào)上天線和去負(fù)載通道之間的切換，是衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射系 統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一。隨著各種武器裝備通信與控制信號(hào)頻率的不斷提升，頻段增加，通道數(shù) 量需求增大，多通道波導(dǎo)開關(guān)的需求日益增多。
[0003] 波導(dǎo)開關(guān)一般為旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，主要由電磁系統(tǒng)和導(dǎo)行系統(tǒng)組成，波導(dǎo)開關(guān)的導(dǎo)行 系統(tǒng)主要由導(dǎo)行定子和導(dǎo)行轉(zhuǎn)子組成。開關(guān)通過電磁系統(tǒng)帶動(dòng)導(dǎo)行轉(zhuǎn)子在導(dǎo)行定子的腔體 內(nèi)做有限轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)微波傳輸通道的切換。現(xiàn)有的波導(dǎo)開關(guān)導(dǎo)行通路為均勻的 波導(dǎo)通路，因此多通路的設(shè)計(jì)會(huì)增大轉(zhuǎn)子的體積，從而使開關(guān)整體體積增大，不滿足宇航用 產(chǎn)品輕量化的要求。此外，通道的數(shù)量增多會(huì)導(dǎo)致信號(hào)干擾增強(qiáng)，性能惡化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種小型化多通道波導(dǎo) 開關(guān)，在實(shí)現(xiàn)多通道切換的基礎(chǔ)上減小了整體體積，并采用有效補(bǔ)償措施，從而實(shí)現(xiàn)了宇航 用產(chǎn)品輕量化、高性能的要求。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種小型化多通道波導(dǎo)開關(guān)，包括：電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和導(dǎo)行系統(tǒng)，導(dǎo)行系統(tǒng)包括導(dǎo)行 轉(zhuǎn)子和導(dǎo)行定子。
[0007] 導(dǎo)行轉(zhuǎn)子上設(shè)有導(dǎo)行通路，所述導(dǎo)行通路包括兩個(gè)均勻的90°彎波導(dǎo)通路以及一 個(gè)漸變異型直波導(dǎo)通路，所述兩個(gè)均勻的90°彎波導(dǎo)通路分別為第一彎波導(dǎo)通路和第二彎 波導(dǎo)通路，且第一彎波導(dǎo)通路和第二彎波導(dǎo)通路關(guān)于漸變異型直波導(dǎo)通路對(duì)稱分布；電磁 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)導(dǎo)行轉(zhuǎn)子在導(dǎo)行定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)所述導(dǎo)行通路與導(dǎo)行定子接口的 導(dǎo)通狀態(tài)的切換。
[0008] 所述漸變異型直波導(dǎo)通路包括兩端的漸變直波導(dǎo)和中部的均勻直波導(dǎo)，所述漸變 直波導(dǎo)和均勻直波導(dǎo)的橫截面均為矩形，漸變直波導(dǎo)的寬邊長(zhǎng)度固定，短邊漸變，漸變直波 導(dǎo)的短邊最窄處與均勻直波導(dǎo)的短邊對(duì)應(yīng)。
[0009] 所述漸變直波導(dǎo)的通道長(zhǎng)度為
^其中，a為漸變直波導(dǎo)或均勻直 波導(dǎo)的寬邊長(zhǎng)度，λ為入射波長(zhǎng)。
[0010] 漸變直波導(dǎo)的側(cè)壁與均勻直波導(dǎo)的夾角角度為60°至85°之間。
[0011] 導(dǎo)行轉(zhuǎn)子上設(shè)有扼流槽，分別為軸向扼流槽、圓周向扼流槽和極化扼流槽，第一彎 波導(dǎo)通路和第二彎波導(dǎo)通路的波導(dǎo)口寬邊兩側(cè)共設(shè)置有八條軸向扼流槽，其中四條軸向扼 流槽分別位于漸變異型直波導(dǎo)通路的波導(dǎo)口寬邊與第一彎波導(dǎo)通路的波導(dǎo)口寬邊之間以 及漸變異型直波導(dǎo)通路的波導(dǎo)口寬邊與第二彎波導(dǎo)通路的波導(dǎo)口寬邊之間；剩余四條軸向 扼流槽位于第一彎波導(dǎo)通路或第二彎波導(dǎo)通路的波導(dǎo)口寬邊四分之一入射波長(zhǎng)處；
[0012] 圓周向扼流槽設(shè)置在所述第一彎波導(dǎo)通路的波導(dǎo)口窄邊的外側(cè)，且繞所述導(dǎo)行轉(zhuǎn) 子一周；
[0013] 極化扼流槽為圓周向，且繞所述導(dǎo)行轉(zhuǎn)子一周，設(shè)置在所述第一彎波導(dǎo)通路的波 導(dǎo)口的窄邊處。
[0014] 所述軸向扼流槽及圓周向扼流槽的寬度均大于導(dǎo)行轉(zhuǎn)子和導(dǎo)行定子之間間隙的 倍。
[0015] 所述位于漸變異型直波導(dǎo)通路的波導(dǎo)口寬邊兩側(cè)的四條軸向扼流槽深度為四分 之一入射波長(zhǎng)，剩余四條軸向扼流槽與第一彎波導(dǎo)通路或第二彎波導(dǎo)通路不產(chǎn)生干涉。 [0016]圓周向扼流槽設(shè)置在所述第一彎波導(dǎo)通路的波導(dǎo)口窄邊的外側(cè)四分之一入射波 長(zhǎng)處。圓周向扼流槽的深度為四分之一入射波長(zhǎng)。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0018] (1)本發(fā)明采用了包括均勻彎波導(dǎo)通路和非均勻異型直波導(dǎo)通路結(jié)合方式的導(dǎo)行 系統(tǒng)，通道寬度降低，從而大大的減小了開關(guān)的體積，實(shí)現(xiàn)開關(guān)小型化的目的。
[0019] (2)本發(fā)明中非均勻直波導(dǎo)結(jié)構(gòu)采用漸變的補(bǔ)償方法，減小了不連續(xù)帶來的參數(shù) 惡化，并通過優(yōu)化軸向扼流槽、圓周向扼流槽及極化扼流槽進(jìn)行補(bǔ)償，確保了微波性能的穩(wěn) 定。
【附圖說明】
[0020] 圖1為波導(dǎo)開關(guān)的三維示意圖；
[0021 ]圖2為導(dǎo)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖3為導(dǎo)行轉(zhuǎn)子通道結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖4為本發(fā)明的導(dǎo)行系統(tǒng)工作原理示意圖，其中，圖4(a)~圖4(d)為本發(fā)明的導(dǎo)行 系統(tǒng)工作的四個(gè)狀態(tài)示意圖；
[0024] 圖5為傳統(tǒng)的導(dǎo)行系統(tǒng)波導(dǎo)通路平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖6為本發(fā)明的導(dǎo)行系統(tǒng)漸變異型波導(dǎo)通路平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖7為本發(fā)明的導(dǎo)行轉(zhuǎn)子扼流槽分布立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖8為本發(fā)明的導(dǎo)行轉(zhuǎn)子扼流槽分布平面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 本發(fā)明提供了一種小型化多通道波導(dǎo)開關(guān)，其導(dǎo)行轉(zhuǎn)子上設(shè)有兩個(gè)均勻的90°彎 波導(dǎo)通路、一個(gè)非均勻的直波導(dǎo)通路、軸向扼流槽、圓周向扼流槽和極化扼流槽。其中非均 勻直波導(dǎo)通路為漸變異型直波導(dǎo)通路，包括寬邊固定窄邊漸變的直波導(dǎo)以及一段均勻直波 導(dǎo)。此結(jié)構(gòu)漸變減小通路寬度，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)小型化且性能不產(chǎn)生惡化。此外，導(dǎo)行轉(zhuǎn) 子上設(shè)置的軸向扼流槽、圓周向扼流槽以及極化扼流槽可進(jìn)一步提高開關(guān)微波參數(shù)。
[0029] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種小型化多通道波導(dǎo)開關(guān)，包括：電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1和導(dǎo) 行系統(tǒng)2。
[0030] 如圖2所示，導(dǎo)行系統(tǒng)包括導(dǎo)行轉(zhuǎn)子3和導(dǎo)行定子4。
[0031] 如圖3所示，導(dǎo)行轉(zhuǎn)子3上設(shè)有導(dǎo)行通路，所述導(dǎo)行通路包括兩個(gè)均勻的90°彎波導(dǎo) 通路以及一個(gè)漸變異型直波導(dǎo)通路7,所述兩個(gè)均勻的90°彎波導(dǎo)通路分別為第一彎波導(dǎo)通 路5和第二彎波導(dǎo)通路6,且第一彎波導(dǎo)通路5和第二彎波導(dǎo)通路6關(guān)于漸變異型直波導(dǎo)通路 7對(duì)稱分布；電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1用于驅(qū)動(dòng)導(dǎo)行轉(zhuǎn)子3在導(dǎo)行定子4內(nèi)做有限轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)，第一彎 波導(dǎo)通路5和第二彎波導(dǎo)通路6以及漸變異型直波導(dǎo)通路7與導(dǎo)行定子4的波導(dǎo)口依次連通， 實(shí)現(xiàn)三個(gè)微波傳輸通道的四個(gè)狀態(tài)切換(如圖4中圖4(a)~圖4(d)所示）。
[0032] 如圖5所示，傳統(tǒng)的導(dǎo)行轉(zhuǎn)子采用均勻波導(dǎo)通路7'的方式，體積隨通道的增多而增 大。而圖6所示的本發(fā)明采用的漸變異型直波導(dǎo)通路7包括兩端的漸變直波導(dǎo)8和中部的均 勻直波導(dǎo)9,漸變直波導(dǎo)8和均勻直波導(dǎo)9的橫截面均為矩形，漸變直波導(dǎo)8的寬邊長(zhǎng)度固定， 短邊漸變，漸變直波導(dǎo)8的短邊最窄處與均勻直波導(dǎo)9的短邊對(duì)應(yīng)，使得體積明顯減小。
[0033] 漸