[发明专利]一种低无源互调波导法兰及设计方法

说明书

本发明公开一种低无源互调波导法兰及设计方法，通过在常规法兰面上设计周期性金属凸体，与另一法兰面以一定间距排列构成非接触结构，通过对金属凸体尺寸及法兰间距等参数进行设计计算，获得合适的电磁禁带特性，实现对法兰间隙中电磁波泄露的抑制，结合机械连接结构形成内部非接触的波导法兰。本发明所提低无源互调波导法兰，通过构造非接触电磁带隙结构，在不影响波导间电磁波传输的前提下实现了法兰内部非接触，消除了接触非线性，有效抑制了无源互调效应，且降低了对材料、电镀、加工及装配工艺的要求。同时本发明所提低无源互调波导法兰具有很宽的工作带宽，可完全覆盖相应的波导工作带宽，可应用于各种大功率低互调微波部件及测试系统中。

技术领域

本发明属于微波技术领域，尤其涉及一种低无源互调波导法兰及设计方法。

背景技术

无源互调(Passive Intermodulation，PIM)效应是通信系统中的一种重要的干扰现象，广泛存在于各种大功率微波无源部件及连接结构中。为了保证通信系统的正常工作，需采取有效的无源互调抑制措施。产生无源互调的主要机理为接触非线性和材料非线性，其中材料非线性可以通过选择合适的材料而避免，而接触非线性则普遍存在于各种微波无源结构中。波导结构是各种大功率微波系统中最广泛应用的结构形式之一，而波导法兰连接是波导结构中产生无源互调的首要因素，目前常用的标准波导法兰采用物理连接方式，法兰的连接部分由于电镀、粗糙度、脏污以及材料界面过渡等多种因素的存在，会引起接触非线性，从而产生无源互调效应。

目前已有的针对波导法兰的无源互调抑制措施主要有高压法兰和介质膜隔离方式。高压法兰除了增压台结构外，还需要保证接触面足够高的光洁度和精确的力矩紧固，对于加工装配工艺有着很高的要求，且由于存在着接触，无法从根本上消除接触非线性，存在着长期可靠性问题。介质膜隔离方式由于可靠性问题目前尚无法用于实际产品中。

此外，目前存在的扼流(choke)式法兰，虽然避免了一部分电接触，但是由于其主要结构为四分之一波长扼流槽，无法实现宽带性能，工作带宽较窄，实际应用中也受限制。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种低无源互调波导法兰及设计方法，通过在法兰面上构造非接触电磁带隙结构实现对电磁波的束缚，实现了法兰面的内部非接触，代替了传统的物理连接电壁，大幅降低了法兰面的电接触面积，大幅消除了接触非线性，有效抑制了无源互调效应，且降低了对材料、电镀、加工及装配工艺的要求。同时本专利所提出的低无源互调波导法兰可以实现很宽的工作带宽，可完全覆盖相应的波导工作带宽，可以应用于大功率低互调微波部件及测试系统中。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：根据本发明的一个方面，提供了一种低无源互调波导法兰，包括：法兰A和法兰B；其中，所述法兰A的法兰面上按照一定的规则设置有若干个金属凸体；所述法兰A和所述法兰B以一定间距排列构成非接触的间隙结构；其中，所述法兰A的设置有所述金属凸体的法兰面和所述法兰B的法兰面相对；所述法兰A和所述法兰B四周通过机械连接结构连接以构成低无源互调波导法兰。

上述低无源互调波导法兰中，若干个金属凸体按照成行成列的规则设置于所述法兰A的法兰面上。

上述低无源互调波导法兰中，所述金属凸体为立方体、圆柱体或正方体。

上述低无源互调波导法兰中，所述法兰B的法兰面的四周设置与所述法兰A的法兰面的尺寸相匹配的第一凸台；所述第一凸台与所述法兰A的设置有所述金属凸体的法兰面通过螺钉相连接；其中，所述第一凸台的高度大于所述金属凸体的高度。

上述低无源互调波导法兰中，所述法兰A的设置有所述金属凸体的法兰面的四周设置有第二凸台；所述第二凸台与所述法兰B的法兰面通过螺钉相连接；其中，所述第二凸台的高度大于所述金属凸体的高度。