[发明专利]Ku波段波导-同轴转换器制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种波导-同轴转换器的制作方法，特别涉及一种Ku波段波导-同轴转换器制作方法。

背景技术

波导-同轴转换器历来是各种雷达系统、精密制导系统、电子对抗系统以及测试设备中不可缺少的一种无源转接器件。在微波领域，元件的设计和计算基本采用理论和实验相结合的方法，因此运用麦克斯韦方程组只能得到部分结果，大量的计算完全采用静态或准静态的近似法来完成。但随着频率的增高和元件的小型化，使设计变得越来越复杂，再根据原来的经验试凑法要想得到良好性能的元器件是相当困难的，而且这种方法本身也比较复杂繁琐。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种采用软件仿真和简单的调试相结合的Ku波段波导-同轴转换器制作方法。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种Ku波段波导-同轴转换器制作方法，该制作方法的步骤如下：

(1)用HFSS仿真软件计算Ku波段频段6个频率的矩形波导尺寸a、b值；探针尺寸Di、Do值；探针插进波导内的长度Pin值；探针与探针连接件连接的长度hm值；探针位置与矩形波导短路面的距离g值；

(2)按HFSS仿真软件计算矩形波导尺寸、金属探针尺寸以及金属连接件尺寸，做多个不同尺寸的部件进行试验，选定一种驻波比和损耗小的部件；

(3)将选定的金属探针插入与其相匹配的金属连接件；

(4)将介质体置于波导-同轴转换器的外导体中；

(5)将带有金属探针的金属连接件装配在波导-同轴结构件上，其中金属探针插入介质体中空部位，完成了波导-同轴转换器的制作。

所述模型的建立是指用三维仿真软件HFSS建立波导-同轴转换的最初模型，模型包括：Ku波段波导BJ120部分；波导E面上的同轴部分，同轴部分包括内导体金属的的探针和内外导体间的介质聚四氟乙烯。如果要使仿真模型更接近实际，还可将要用的金属探针连接件里的同轴部分也在模型上建立出来。建模时，波导的一个端口作为信号输入口，另一个端口为短路面；同轴部分作为信号输出口。将对仿真结果有影响的尺寸设为优化变量，如同轴部分的内导体金属探针插入波导内的长度，金属探针距离波导短路面的距离，内导体探针的直径和长度，内外导体间的介质的直径和长度等。

所述的各项尺寸的仿真优化是指在模型建立后，设置各个优化变量的取值范围，在各变量的取值范围内进行优化仿真，找到各个变量的最佳值。优化时，为了减小内存消耗和加快优化速度，可以对变量进行逐个优化。

所述的加工误差主要是指波导E面上的同轴部分的外导体的长度，因为这个长度会直接影响内导体金属探针插入波导内的长度，而内导体金属探针插入波导内的长度对结果有很大的影响。

所述的多尺寸加工是指对内导体金属探针的长度进行多尺寸加工。因为内导体金属探针插入波导内的长度对结果的影响很大，而外导体的加工精度又不能保证，所以在内导体金属探针长度优化出来的最佳值的附近按正负误差各取几个值，加工出多种长度的针长，在装配时进行调试，即可实现用针长的多尺寸加工来抵消外导体的加工误差。装配出性能优良的波导-同轴转换。

需要加工的结构件有：E面带有同轴的外导体，输入端口带有珐琅盘的BJ120波导管；同轴部分内外导体间的介质聚四氟乙烯中空圆柱体；同轴部分内导体金属探针的多个尺寸。还有与内导体探针尺寸相匹配的插针式金属连接件。将探针插入金属连接件，聚四氟乙烯介质体置于波导同轴部分外导体内，再将带有金属探针的连接件装配在波导-同轴结构件上，其中金属探针插入聚四氟乙烯介质体中空部位，完成了波导-同轴转换器的装配。

然后是测试。用不同长度的金属探针进行装配测试，找到性能最好时的针长，就可进行装配使用了。用导电胶将金属探针和金属连接件的插孔之间焊接起来，防止松动。

本发明使用该制作方法制作出频带在12～15GHz内驻波小于1.2的波导-同轴转换器。

本发明的优越功效在于：

1)软件仿真确定尺寸，降低了研发成本；

2)利用金属插针的多尺寸，抵消波导-同轴部分加工误差；

3)只需更换不同尺寸金属插针进行调试，调试方法简便；

4)研发周期短；

5)仿真的全方面考虑，使得实物的测试结果与仿真结果基本一致。

附图说明

图1为本发明软件仿真的模型和仿真结果图；

图2为本发明的金属探针示意图；

图3为本发明的介质结构剖视图；

图4为本发明的金属探针与探针连接件、介质组装后的示意图；

图5为本发明矩形波导的示意图；

图中标号说明