阅读说明：本技术 一种e面转h面波导探针过渡结构 (E-plane-to-H-plane waveguide probe transition structure ) 是由 赵计勇 赵明 祝大龙 刘德喜 王慧玲 崔洁 吕鑫 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种E面转H面波导探针过渡结构，属于毫米波频段通信系统设计领域；包括E面波导、第一过渡波导、H面波导、第二过渡波导、探针和拨珠；其中，第一过渡波导水平放置；E面波导1水平设置在第一过渡波导一端侧面的中心处；H面波导竖直设置在第一过渡波导另一端侧面的中心处；第二过渡波导与H面波导的输出端对接；探针设置在第二过渡波导的外侧壁；且探针轴向伸入第二过渡波导的侧壁；拨珠套装在探针伸出第二过渡波导端的外壁；本发明实现了E面与H面的相互转换，同时完成转弯波导和波导到同轴探针的过渡设计。(The invention relates to a transition structure of an E-plane-to-H-plane waveguide probe, belonging to the field of millimeter wave frequency band communication system design; the device comprises an E-surface waveguide, a first transition waveguide, an H-surface waveguide, a second transition waveguide, a probe and a poking bead; wherein the first transition waveguide is horizontally arranged; the E-surface waveguide 1 is horizontally arranged at the center of one end side of the first transition waveguide; the H-plane waveguide is vertically arranged in the center of the side face at the other end of the first transition waveguide; the second transition waveguide is in butt joint with the output end of the H-plane waveguide; the probe is arranged on the outer side wall of the second transition waveguide; and the probe axially extends into the side wall of the second transition waveguide; the poking bead is sleeved on the outer wall of the probe extending out of the second transition waveguide end; the invention realizes the mutual conversion of the E surface and the H surface and simultaneously completes the transition design from the turning waveguide and the waveguide to the coaxial probe.)

一种E面转H面波导探针过渡结构

技术领域

本发明属于毫米波频段通信系统设计领域，涉及一种E面转H面波导探针过渡结构。

背景技术

随着无线通信系统及雷达系统在毫米波频段的广泛应用，波导结构因其封闭性高、传输性能稳定，越来越受到设计师的青睐。在实际应用中经常需要将E面波导与H面波导转换使用，目前最常用的E面波导到H面波导的过渡结构为扭波导，但扭波导的长度较长、体积过大，不利于系统集成。

传统E面到H面转换结构体积大、加工困难，而且在ka频段高端微带线插损大、稳定性很差。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种E面转H面波导探针过渡结构，实现了E面与H面的相互转换，同时完成转弯波导和波导到同轴探针的过渡设计。

本发明解决技术的方案是：

一种E面转H面波导探针过渡结构，包括E面波导、第一过渡波导、H面波导、第二过渡波导、探针和拨珠；其中，第一过渡波导水平放置；E面波导水平设置在第一过渡波导一端侧面的中心处；H面波导竖直设置在第一过渡波导另一端侧面的中心处；第二过渡波导与H面波导的输出端对接；探针设置在第二过渡波导的外侧壁；且探针轴向伸入第二过渡波导的侧壁；拨珠套装在探针伸出第二过渡波导端的外壁。

在上述的一种E面转H面波导探针过渡结构，所述E面波导为长方体结构；E面波导与第一过渡波导的对接面为水平矩形面；水平矩形面的尺寸为5.7mm×2.85mm；E面波导为ka频波导。

在上述的一种E面转H面波导探针过渡结构，所述H面波导为长方体结构；H面波导与第一过渡波导的对接面为竖直矩形面；竖直矩形面的尺寸为5mm×2mm；H面波导为ka频波导。

在上述的一种E面转H面波导探针过渡结构，所述第一过渡波导的制作方法为：

S1、建立第一过渡波导坯体；

S2、沿轴向，在第一过渡波导坯体轴向端面切除2个长方体壳体；

S3、在第一过渡波导坯体与E面波导对接的端面，按E面波导对接面尺寸，切除第一过渡波导坯体的壳体；在第一过渡波导坯体与H面波导对接的端面；按H面波导对接面尺寸，切除第一过渡波导坯体的壳体；第一过渡波导成型。

在上述的一种E面转H面波导探针过渡结构，所述S1中，第一过渡波导坯体为薄壁组成的中空长方体结构；第一过渡波导坯体轴向水平放置；第一过渡波导坯体的轴向长度L1为5.1mm；第一过渡波导坯体的轴向两端面均为边长L2为7.8mm的正方形结构。

在上述的一种E面转H面波导探针过渡结构，所述S2中，2个长方体壳体分别位于第一过渡波导坯体轴向端面的一组对角处；长方体壳体轴向长度与L1相同；长方体壳体轴向端面为正方形结构；长方体壳体轴向端面边长L3为2.9mm。

在上述的一种E面转H面波导探针过渡结构，所述第二过渡波导为中空U形薄壁结构；U形第二过渡波导开口端的一边外侧壁与H面波导对接；探针轴向水平固定安装在U形第二过渡波导开口端另一边的外侧壁。

在上述的一种E面转H面波导探针过渡结构，所述第二过渡波导与H面波导的对接处设置有圆角结构r1；U形第二过渡波导闭口端的两个拐角处均设置有圆角结构r2和r3；圆角结构的半径均为2.15mm。

在上述的一种E面转H面波导探针过渡结构，所述探针直径为0.3mm；探针轴向伸入第二过渡波导内壁的长度L4为1.5mm；探针轴向距第二过渡波导顶端距离L5为1.24mm；拨珠为中空柱体结构；拨珠中心处设置有空气腔；空气腔直径为0.64mm；探针轴向外端伸入空气腔中。

在上述的一种E面转H面波导探针过渡结构，所述第一过渡波导和第二过渡波导采用铝板材料；表面处理采用Al/Ap.Ni2～4Ep.Au1～2工艺。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明提供的探针过渡结构在ka频段高端传输性能良好，在34GHz～40GHz频率范围内插损不大于0.2dB，回波损耗不大于-15dB，大大减小了插损值，使其适用范围更广；

(2)本发明结构紧凑实用，可应用于多种过渡场合，利于实现整体结构的小型化；

(3)本发明结构简易，加工制作方便，降低了制作成本；

(4)本发明降低系统损耗，使得设计更加灵活。

附图说明

图1为本发明过渡探针整体示意图；

图2为本发明第一过渡波导结构示意图；

图3为本发明第二过渡波导示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明克服了传统E面到H面转换的体积大、加工困难，及在ka频段高端微带线插损大、稳定性差等不足，提出了一种新型切角方形波导的过渡结构，同时集成H面波导3到同轴探针5设计，最终实现紧凑型波导探针过渡结构。该方法中E面波导1和H面波导3之间通过一个方形第一过渡波导2连接，第一过渡波导2的一组对角分别挖去一个方形台阶，电场极化方向从E面波导1到第一过渡波导2实现了45°转换，第一过渡波导2到H面波导3再实现45°转化，从而实现E面波导1到H面波导3极化方向的90°转化；H面波导3到同轴探针5过渡，采用空气腔61匹配结构，实现宽带应用。

如图1所示，E面转H面波导探针过渡结构，主要包括E面波导1、第一过渡波导2、H面波导3、第二过渡波导4、探针5和拨珠6；其中，第一过渡波导2水平放置；E面波导1水平设置在第一过渡波导2一端侧面的中心处；H面波导3竖直设置在第一过渡波导2另一端侧面的中心处；第二过渡波导4与H面波导3的输出端对接；探针5设置在第二过渡波导4的外侧壁；且探针5轴向伸入第二过渡波导4的侧壁；拨珠6套装在探针5伸出第二过渡波导4端的外壁。其中，E面波导1为长方体结构；E面波导1与第一过渡波导2的对接面为水平矩形面；水平矩形面的尺寸为5.7mm×2.85mm；E面波导1为ka频波导。H面波导3为长方体结构；H面波导3与第一过渡波导2的对接面为竖直矩形面；竖直矩形面的尺寸为5mm×2mm；H面波导3为ka频波导。第一过渡波导2和第二过渡波导4采用铝板材料；表面处理采用Al/Ap.Ni2～4Ep.Au1～2工艺。

第一过渡波导2的制作方法为：

S1、建立第一过渡波导坯体；第一过渡波导坯体为薄壁组成的中空长方体结构；第一过渡波导坯体轴向水平放置；第一过渡波导坯体的轴向长度L1为5.1mm；第一过渡波导坯体的轴向两端面均为边长L2为7.8mm的正方形结构。

S2、沿轴向，在第一过渡波导坯体轴向端面切除2个长方体壳体；2个长方体壳体分别位于第一过渡波导坯体轴向端面的一组对角处；长方体壳体轴向长度与L1相同；长方体壳体轴向端面为正方形结构；长方体壳体轴向端面边长L3为2.9mm。

S3、在第一过渡波导坯体与E面波导1对接的端面，按E面波导1对接面尺寸，切除第一过渡波导坯体的壳体；在第一过渡波导坯体与H面波导3对接的端面；按H面波导3对接面尺寸，切除第一过渡波导坯体的壳体；第一过渡波导2成型，最终成型如图2所示

如图3所示，第二过渡波导4为中空U形薄壁结构；U形第二过渡波导4开口端的一边外侧壁与H面波导3对接；探针5轴向水平固定安装在U形第二过渡波导4开口端另一边的外侧壁。第二过渡波导4与H面波导3的对接处设置有圆角结构r1；U形第二过渡波导4闭口端的两个拐角处均设置有圆角结构r2和r3；圆角结构的半径均为2.15mm。

探针5直径为0.3mm；探针5轴向伸入第二过渡波导4内壁的长度L4为1.5mm；探针5轴向距第二过渡波导4顶端距离L5为1.24mm；拨珠6为中空柱体结构；拨珠6中心处设置有空气腔61；空气腔61直径为0.64mm；探针5轴向外端伸入空气腔61中。

对本发明设计的过渡结构进行测试，测试结果为在34GHz-40GHz频段内***损耗不大于0.2dB,回波损耗优于15dB，大大减小了插损，具有宽带的特性。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。