阅读说明：本技术 一种用于Ka波段的多路波导同轴转换阵装置 (Multi-path waveguide coaxial conversion array device for Ka waveband ) 是由 孙端兵 陆田心 王俊 虞兵 于 2020-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于Ka波段的多路波导同轴转换阵装置,涉及相控阵雷达领域,包括：波导前法兰、波导和波导同轴转换器,波导前法兰上开设有若干个连接孔,多个波导沿着第一方向并置,每个波导与一个波导同轴转换器形成一路波导同轴转换通路,各路波导同轴转换通路的有效传输距离均相等；所有的波导同轴转换器形成至少两个转换器排,每个转换器排分别包括若干个波导同轴转换器,每个转换器排在第一方向上的宽度不大于波导前法兰在第一方向上的宽度,至少两个转换器排沿着第二方向和/或第三方向交错排布,由此避免了尺寸过大、重量过重的问题,同时减轻了生产实现的难度和成本。(The invention discloses a multi-path waveguide coaxial switching array device for a Ka wave band, which relates to the field of phased array radars and comprises the following components: the waveguide coaxial conversion device comprises a waveguide front flange, waveguides and waveguide coaxial converters, wherein a plurality of connecting holes are formed in the waveguide front flange; all the waveguide coaxial converters form at least two converter rows, each converter row comprises a plurality of waveguide coaxial converters respectively, the width of each converter row in the first direction is not larger than that of the waveguide front flange in the first direction, and the at least two converter rows are arranged in a staggered mode along the second direction and/or the third direction, so that the problems of overlarge size and overweight are avoided, and meanwhile, the difficulty and cost of production implementation are reduced.)

一种用于Ka波段的多路波导同轴转换阵装置

技术领域

本发明涉及相控阵雷达领域，尤其是一种用于Ka波段的多路波导同轴转换阵装置。

背景技术

目前，相控阵雷达天线的阵面在结构上是由多个子阵组成的，为了实现天线对波形的控制，在生产调试时，必须对子阵内部的子模块(如TR组件)进行配相操作，由于子阵都具有较多的波导口，且排布比较密集，为了实现一次安装就能完成对一个子阵的配相工作，多路波导同轴转换阵装置应运而生。

现有的多路波导同轴转换阵装置的常见结构如图1所示，波导前法兰1上开设一排连接孔用于连接子阵的波导口，若干个波导2沿着连接孔开设方向并列排布，若干个波导同轴转换器3也沿着连接孔开设方向并列排布，每个波导2的一端连接波导前法兰1上开设的连接孔、另一端连接波导同轴转换器3。在Ka波段的雷达天线中，由于信号频率相对较高，因此子阵的波导口的尺寸较小，且相邻两个子阵之间的距离比较接近，因此如图1所示，波导前法兰1上开设的连接孔的尺寸较小且间距较近，但是波导同轴转换器3的尺寸往往较大，因此现有的设计会通过波导延长、折弯以及增加波导口间距的方式来实现，但这么做装置整体的尺寸将会变得非常大，同时重量也会增加不少。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种用于Ka波段的多路波导同轴转换阵装置，本发明的技术方案如下：

一种用于Ka波段的多路波导同轴转换阵装置，包括波导前法兰、波导和波导同轴转换器，所述波导前法兰上沿着第一方向间隔开设有若干个与波导口尺寸匹配的连接孔，多个波导沿着所述第一方向并置，每个波导的第一端分别固定在所述波导前法兰的一个连接孔处、第二端处分别固定一个波导同轴转换器形成一路波导同轴转换通路，各路波导同轴转换通路的有效传输距离均相等；

所有的波导同轴转换器形成至少两个转换器排，每个转换器排分别包括若干个沿着所述第一方向并置的波导同轴转换器，每个转换器排在所述第一方向上的宽度不大于所述波导前法兰在所述第一方向上的宽度，至少两个转换器排沿着第二方向和/或第三方向交错排布，所述第一方向、第二方向和第三方向是空间虚拟坐标系的三个互相垂直的轴所表示的方向。

其进一步的技术方案为，包括沿着所述第一方向间隔交错并置的至少N类波导，每一类波导包括若干个规格相同的波导，每一类波导的相邻两个波导之间均间隔N-1个其他类的波导，N≥2，属于同一类波导的各个波导的第二端处固定的波导同轴转换器形成一个转换器排。

其进一步的技术方案为，不同类的波导的总长度均相等，且当不同类的波导均包括折弯段时，不同类的波导的折弯段的规格均相同。

其进一步的技术方案为，所述装置还包括调整片，所述调整片安装在所述波导同轴转换器和所述波导之间，每个波导同轴转换器到所述波导前法兰的路径长度相同。

其进一步的技术方案为，还包括加固法兰，同一个转换器排的各个波导同轴转换器通过一个加固法兰分别与对应的波导固定在一起。

其进一步的技术方案为，所述加固法兰包括第一夹紧法兰和第二夹紧法兰，两个夹紧法兰通过螺钉孔中的螺钉锁紧，所述螺钉孔位于所述加固法兰的侧边，所述第一夹紧法兰包括第一通槽，第二夹紧法兰包括第二通槽，所述第一通槽和所述第二通槽组成法兰槽，第一波导和第二波导通过所述法兰槽穿过所述加固法兰。

其进一步的技术方案为，所述波导的一端包括阶梯段，所述阶梯段的剖面尺寸小于所述波导其他区域的剖面尺寸，所述阶梯段连接到所述连接孔中。

其进一步的技术方案为，所述波导前法兰上还设置有固定孔，所述波导前法兰通过所述固定孔连接到雷达天线的子阵上。

其进一步的技术方案为，所述装置还包括定位销，所述波导前法兰还包括定位销孔，所述定位销通过所述定位销孔安装在所述波导前法兰上。

其进一步的技术方案为，所述波导前法兰和所述加固法兰的两侧还设置有安装孔，所述装置通过所述安装孔进行固定。

本发明的有益技术效果是：实现小间距的多路波导同轴转换，同时可以根据雷达天线子阵的波导口的多少而增减波导同轴转换的路数；可以实现一次安装就能完成一个子阵的配相工作，而不像常规做法子阵有多少个波导口就需要拆装几次；转换器排的宽度不大于波导前法兰的第一方向上的宽度，其结构紧凑、尺寸小、重量轻；同时不同类的波导结构形式相同，从而大大的降低了实现的难度和成本，并且也减轻了最终的电器指标调整的难度；通过调整片能够进一步对每路的信号传输进行微调；加固法兰夹紧波导保持装置整体的稳定性。

附图说明

图1是现有技术中多路波导同轴转换阵装置的立体图。

图2是本申请的多路波导同轴转换阵装置的立体图。

图3是本申请的多路波导同轴转换阵装置的侧视图。

图4是本申请的多路波导同轴转换阵装置的主视图。

图5是本申请的两个波导的立体图。

图6是本申请的加固法兰的立体图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

一种用于Ka波段的多路波导同轴转换阵装置，包括波导前法兰4、波导和波导同轴转换器5，同时建立空间虚拟坐标系，第一方向X、第二方向Y和第三方向Z是空间虚拟坐标系的三个互相垂直的轴所表示的方向。

波导前法兰4上沿着第一方向X间隔开设有若干个与波导口尺寸匹配的连接孔6，波导口即雷达天线的子阵上用于信号传输的信号口，多个波导沿着第一方向X并置，每个波导的第一端分别固定在波导前法兰4的一个连接孔6处、第二端处分别固定一个波导同轴转换器5形成一路波导同轴转换通路，各路波导同轴转换通路的有效传输距离均相等；

所有的波导同轴转换器5形成至少两个转换器排，每个转换器排分别包括若干个沿着第一方向X并置的波导同轴转换器5，每个转换器排在第一方向X上的宽度不大于波导前法兰4第一方向上的宽度，至少两个转换器排沿着第二方向Y和/或第三方向Z交错排布，比如图3中两个转换器排，沿着第二方向Y和第三方向Z都交错分布，再比如，同样设置两个转换器排，第一转换器排朝上设置，而第二转换器排朝下设置，在第二方向Y上是平行的，在第三方向Z上是交错分布的，同时也可以形成在第二方向Y上交错分布，在第三方向Z上平行设置，进一步的，如设置三个转换器排，三个转换器排中的任意两个都可以如上面实施例所述的一样，沿着第二方向Y和第三方向Z都交错分布，因此只需要不同类波导的弯曲角度不同，就可以达到在第二方向Y和/或第三方向Z交错排布，由此保证了装个装置的体积相对较小。

沿着第一方向X间隔交错并置的至少N类波导，每一类波导包括若干个规格相同的波导，每一类波导的相邻两个波导之间均间隔N-1个其他类的波导，N≥2，属于同一类波导的各个波导的第二端处固定的波导同轴转换器5形成一个转换器排。如图2至4所示，举出其中一种实施例，该装置包括两类波导：第一波导7和第二波导8，每个第一波导7和每个第二波导8交替安装，属于第一类波导的各个第一波导7连接到波导同轴转换器5形成第一转换器排，属于第二类波导的各个第二波导8连接到波导同轴转换器5形成第二转换器排，第一转换器排和第二转换器排在第一方向X上平行，在第二方向Y和第三方向Z上交错排布。

如图5所示，第一波导7和第二波导8的总长度相等，第一波导7和第二波导8都包括折弯段9和安装法兰10，折弯段9固定连接到安装法兰10上，通常使用焊接工艺进行固定连接，两个折弯段的弯折角度相同，通过相同的弯折角度保证了两排转换器的在第一方向X的平行状态。

同时两个折弯段9的长度相同，一方面方便工艺流程，只需要制造同一种折弯段进行不同位置的折弯即可形成两种波导，同时两个折弯段9的长度保持一致也能够保持信号传输通道的一致性，从而保证幅度和相位的一致。

每个波导的一端都设置有阶梯段11，阶梯段11的剖面尺寸小于折弯段9的剖面尺寸，且阶梯段11的剖面尺寸能够与波导前法兰4的连接孔6相配合方便插入波导前法兰4的中。

进一步的，该装置还包括调整片12，调整片12安装在波导和波导同轴转换器5之间，从而可以通过在波导和波导同轴转换器5之间增减调整片12来微调单路的幅度和相位，从而达到各路的幅度和相位一致。

波导前法兰4为铝材加工件，波导前法兰4还包括固定孔13和定位销孔14，连接孔6用于与第一波导7和第二波导8固定连接，同时连接孔6也作为波导口进行信号传输，在本申请中通常使用的方式是焊接，固定孔13用于与外界的雷达天线的子阵相连接，通过固定孔13就能够实现整个装置与子阵的相连接；同时为了方便后续该装置与雷达天线的子阵配合安装，该装置还包括定位销15，定位销15通过定位销孔14安装到波导前法兰4上。

如图6所示，该装置还包括加固法兰16，第一夹紧法兰17和第二夹紧法兰18组成加固法兰16，第一夹紧法兰17包括第一通槽19，第二夹紧法兰18包括与第一通槽对应的第二通槽20，第一通槽19和第二通槽20组成法兰槽，法兰槽用来穿过波导，螺钉孔21位于加固法兰16的侧边，在装配该装置的过程中，通过两个夹紧法兰能够夹紧波导，随后通过螺钉孔21将两个夹紧法兰锁紧。

在加固法兰4还设置有第三通孔23，通过该第三通孔23与波导的安装法兰10以及波导同轴转换器5进行螺纹固定。

为了对整个装置进行固定，在波导前法兰和加固法兰的两侧设置有安装孔22，通过安装孔22能够将整个装置进行固定。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。