本發(fā)明涉及微波器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種X波段波導(dǎo)環(huán)形器。

背景技術(shù)：

鐵氧體樣品的發(fā)現(xiàn)是微波技術(shù)中的一大突破，它是一種旋磁材料。由這種材料制作的環(huán)形器，作為一種微波鐵氧體非互易器件，是微波工程中一類用途廣泛的重要元件。它可用于微波通訊中的分路元件；在測(cè)試設(shè)備中可作為定向耦合器、隔離器；在參量放大器中用了環(huán)形器可提高放大器的增益帶寬；在雷達(dá)和微波系統(tǒng)中，環(huán)形器可作為收發(fā)開關(guān)。

常見的波導(dǎo)結(jié)環(huán)形器由三個(gè)互成120°的波導(dǎo)相交而成，其中心結(jié)包含波導(dǎo)腔、匹配塊、鐵氧體樣品、永磁體等。匹配塊用于實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)腔與鐵氧體樣品的阻抗匹配，永磁體為兩片恒磁鐵，提供鐵氧體樣品的外加磁場(chǎng)。

實(shí)際加工過程中，匹配塊和鐵氧體樣品的尺寸必然會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。另外，在匹配塊以及鐵氧體樣品的裝配過程中，很難做到準(zhǔn)確定位，也會(huì)產(chǎn)生一定的裝配誤差，從而導(dǎo)致環(huán)形器的阻抗不匹配問題。在裝配與調(diào)試過程中，必然會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間，增加了工作量，造成成本的增加與時(shí)間的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種X波段波導(dǎo)環(huán)形器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易調(diào)節(jié)，可有效解決環(huán)形器的阻抗匹配以及準(zhǔn)確快速定位安裝調(diào)試問題，縮短生產(chǎn)調(diào)試周期。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體為：一種X波段波導(dǎo)環(huán)形器，包括上下對(duì)接形成三端口波導(dǎo)腔的上腔殼和下腔殼，波導(dǎo)腔內(nèi)部中心設(shè)有Y形波導(dǎo)結(jié)；上腔殼和下腔殼外側(cè)部、與波導(dǎo)腔內(nèi)部中心相對(duì)應(yīng)的位置分別設(shè)有永磁體容置槽，永磁體容置槽中安裝有永磁體；

Y形波導(dǎo)結(jié)包括：形狀相同且相對(duì)設(shè)置的三角形的第一匹配塊與第二匹配塊，形狀相同且相對(duì)設(shè)置的三角形的第一鐵氧體與第二鐵氧體；第一匹配塊的上表面固接上腔殼內(nèi)壁，第二匹配塊的下表面固接下腔殼內(nèi)壁；第一匹配塊、第二匹配塊、第一鐵氧體和第二鐵氧體的三個(gè)角分別朝向波導(dǎo)腔的三個(gè)端口，且四者重心在垂直方向的投影相重合；

第一匹配塊的下表面上和第二匹配塊的上表面上分別設(shè)有與第一鐵氧體和第二鐵氧體形狀相同的裝配臺(tái)階，第一鐵氧體和第二鐵氧體分別固接所述裝配臺(tái)階，且第一鐵氧體和第二鐵氧體與所固接的裝配臺(tái)階之間外輪廓相重合；

上腔殼上，對(duì)應(yīng)各波導(dǎo)腔端口的上方分別設(shè)有螺孔，螺孔內(nèi)螺接有可旋入波導(dǎo)腔端口內(nèi)部的調(diào)諧螺釘。

本發(fā)明中，匹配塊上的裝配臺(tái)階用于預(yù)先確定鐵氧體的裝配位置，當(dāng)裝配臺(tái)階位置固定時(shí)，只需將與裝配臺(tái)階形狀相同的鐵氧體輪廓重合的粘接到裝配臺(tái)階上即可滿足裝配要求。由于形狀相同，鐵氧體在裝配時(shí)，較之將不同形狀大小的兩個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重心重合且要求三角朝向一一對(duì)應(yīng)的裝配過程來說，裝配難度大大降低。同時(shí)，本發(fā)明中三個(gè)端口上方設(shè)置的調(diào)諧螺釘形成了三螺釘匹配器，在環(huán)形器的測(cè)試中，通過該三螺釘匹配器可以有效調(diào)節(jié)阻抗匹配，減少加工誤差的影響，并進(jìn)一步拓展帶寬。

進(jìn)一步的，環(huán)形器的三個(gè)端口上分別固接有法蘭盤，各法蘭盤上分別設(shè)有扼流圈。法蘭盤可采用標(biāo)準(zhǔn)法蘭盤，以方便環(huán)形器與其它器件之間的連接。

更進(jìn)一步的，本發(fā)明中，Y形環(huán)形器的其中兩個(gè)臂分別連接一個(gè)波導(dǎo)彎頭，使得環(huán)形器呈T形。即形成T-Y結(jié)構(gòu)，可使環(huán)形器的結(jié)構(gòu)更加緊湊，方便與其它器件進(jìn)行連接，而不必在連接時(shí)另外連接150°波導(dǎo)彎頭。應(yīng)用于H面減高的結(jié)環(huán)結(jié)構(gòu)，則所述波導(dǎo)彎頭為H面波導(dǎo)彎頭。

優(yōu)選的，本發(fā)明中，上腔殼與下腔殼為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，上腔殼為板狀，下腔殼內(nèi)設(shè)有Y形凹槽，上腔殼覆蓋于Y形凹槽上方形成Y形波導(dǎo)腔。這種結(jié)構(gòu)的組合可使得上腔殼與下腔殼之間的裝配更加方便。

優(yōu)選的，上腔殼、下腔殼、第一匹配塊、第二匹配塊和裝配臺(tái)階均為等邊三角形。即環(huán)形器可呈相鄰端口之間夾角120度的的三端口形態(tài)，后續(xù)可通過連接波導(dǎo)彎頭實(shí)現(xiàn)T形環(huán)形器。

優(yōu)選的，本發(fā)明中，上腔殼、第一匹配塊與裝配臺(tái)階為一體化加工而成的結(jié)構(gòu)，下腔殼、第二匹配塊與裝配臺(tái)階為一體化加工而成的結(jié)構(gòu)。一體化加工時(shí)，可通過模具預(yù)先確定各部分結(jié)構(gòu)的尺寸和位置關(guān)系，使得環(huán)形器的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可靠性更高，避免分別裝配帶來的誤差。

優(yōu)選的，本發(fā)明中，上腔殼、下腔殼、第一匹配塊、第二匹配塊和裝配臺(tái)階采用相同的鋁材料制成。鋁具有質(zhì)輕、耐氧化高反射性等特點(diǎn)，應(yīng)用于本發(fā)明可使得環(huán)形器的性能更好、重量更輕、壽命更長(zhǎng)。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述裝配臺(tái)階為位于第一匹配塊和第二匹配塊表面上的三角形凸起。在裝配時(shí)，只需將鐵氧體的外輪廓與裝配臺(tái)階的外輪廓對(duì)準(zhǔn)，然后通過導(dǎo)電膠固定即可。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述裝配臺(tái)階為位于第一匹配塊和第二匹配塊表面的三角形凹陷部。在裝配時(shí)，只需將鐵氧體置入三角形凹陷部?jī)?nèi)，并通過導(dǎo)電膠固定即可。

優(yōu)選的，本發(fā)明中永磁體與鐵氧體之間間隔的距離為0.5-1毫米。永磁體與鐵氧體之間有一定的間隙，鐵氧體處的磁場(chǎng)會(huì)弱于表磁，在調(diào)試時(shí)，可加工一些不同厚度且與永磁體直徑相同的薄鋁片，通過在永磁體與鐵氧體之間加入不同厚度的鋁片來調(diào)整鐵氧體的磁化場(chǎng)強(qiáng)。

優(yōu)選的，本發(fā)明中，各波導(dǎo)腔端口上方的螺孔位于端口上方中間位置。調(diào)諧螺釘?shù)妮S向垂直于上腔殼所在平面?？墒沟谜{(diào)諧的效率更高，且更容易得到調(diào)諧的規(guī)律。

有益效果

1）本發(fā)明采用了波導(dǎo)內(nèi)H面減高的結(jié)環(huán)結(jié)構(gòu)，三端口中心結(jié)設(shè)計(jì)成部分高度兩片上下對(duì)稱的三角鐵氧體形式，并且使三角形鐵氧體的每一角頂點(diǎn)分別對(duì)準(zhǔn)環(huán)形器的三個(gè)輸入輸出端口正中。這種結(jié)構(gòu)能夠有效減小鐵氧體樣品的尺寸，利于散熱和減小外加磁場(chǎng)；

2）本發(fā)明使用了三角形金屬阻抗變換器進(jìn)行匹配。這種阻抗變換器是脊寬逐漸減小的雙脊波導(dǎo)，其楔形結(jié)構(gòu)的作用可理解為一漸變匹配變換器，利于增加帶寬；

3）本發(fā)明采用裝配臺(tái)階實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵氧體裝配的預(yù)定位，可大大提高裝配效率，減小裝配誤差帶來的性能影響；

4）本發(fā)明通過調(diào)諧螺釘實(shí)現(xiàn)端口阻抗的匹配調(diào)節(jié)，進(jìn)一步減少加工誤差的影響；

5）本發(fā)明將環(huán)形器設(shè)計(jì)成T-Y結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)更加緊湊，更有利于環(huán)形器與其它器件之間的連接。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2所示為本發(fā)明環(huán)形器剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3所示為上腔殼外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4所示為上腔殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5所示為下腔殼外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6所示為下腔殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步描述。

結(jié)合圖1至圖6，本發(fā)明的X波段波導(dǎo)環(huán)形器，包括上下對(duì)接形成三端口波導(dǎo)腔的上腔殼1和下腔殼2，波導(dǎo)腔內(nèi)部中心設(shè)有Y形波導(dǎo)結(jié)；上腔殼1和下腔殼2外側(cè)部、與波導(dǎo)腔內(nèi)部中心相對(duì)應(yīng)的位置分別設(shè)有永磁體容置槽9（10），永磁體容置槽中安裝有永磁體3（20）；

Y形波導(dǎo)結(jié)包括：形狀相同且相對(duì)設(shè)置的三角形的第一匹配塊13與第二匹配塊14，形狀相同且相對(duì)設(shè)置的三角形的第一鐵氧體17與第二鐵氧體18；第一匹配塊13的上表面固接上腔殼1內(nèi)壁，第二匹配塊14的下表面固接下腔殼2內(nèi)壁；第一匹配塊13、第二匹配塊14、第一鐵氧體17和第二鐵氧體18的三個(gè)角分別朝向波導(dǎo)腔的三個(gè)端口，且四者重心在垂直方向的投影相重合；

第一匹配塊13的下表面上和第二匹配塊14的上表面上分別設(shè)有與第一鐵氧體17和第二鐵氧體18形狀相同的裝配臺(tái)階15（16），第一鐵氧體17和第二鐵氧體18分別固接所述裝配臺(tái)階15（16），且第一鐵氧體和第二鐵氧體與所固接的裝配臺(tái)階之間外輪廓相重合；

上腔殼1上，對(duì)應(yīng)各波導(dǎo)腔端口的上方分別設(shè)有螺孔6（7、8），螺孔內(nèi)螺接有可旋入波導(dǎo)腔端口內(nèi)部的調(diào)諧螺釘。

本發(fā)明中，匹配塊上的裝配臺(tái)階用于預(yù)先確定鐵氧體的裝配位置，當(dāng)裝配臺(tái)階位置固定時(shí)，只需將與裝配臺(tái)階形狀相同的鐵氧體輪廓重合的粘接到裝配臺(tái)階上即可滿足裝配要求。由于形狀相同，鐵氧體在裝配時(shí)，較之將不同形狀大小的兩個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重心重合且要求三角朝向一一對(duì)應(yīng)的裝配過程來說，裝配難度大大降低。同時(shí)，本發(fā)明中三個(gè)端口上方設(shè)置的調(diào)諧螺釘形成了三螺釘匹配器，在環(huán)形器的測(cè)試中，通過該三螺釘匹配器可以有效調(diào)節(jié)阻抗匹配，減少加工誤差的影響，并進(jìn)一步拓展帶寬。

實(shí)施例

如圖1和2所示，環(huán)形器包括：環(huán)形器上腔殼1，環(huán)形器下腔殼2，2片永磁體3（20），2片匹配塊13（14），2片裝配臺(tái)階15（16），2片鐵氧體樣品17（18）。

X波段波導(dǎo)環(huán)形器三端口P1、P2、P3在同一平面，中心結(jié)部分相鄰兩個(gè)端口之間互成120°構(gòu)成Y形對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在其兩個(gè)端口P1、P3處與H面波導(dǎo)彎頭連接，內(nèi)腔結(jié)構(gòu)上由120°Y形對(duì)稱結(jié)構(gòu)過渡為90°的T形外接端口，其T形外接端口通過標(biāo)準(zhǔn)法蘭盤10（11、12）與系統(tǒng)整機(jī)連接，從而設(shè)計(jì)為T-Y結(jié)構(gòu)。法蘭盤10（11、12）均具有扼流圈。

環(huán)形器上腔殼1與下腔殼2結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，上腔殼1為波導(dǎo)腔蓋，下腔殼2為波導(dǎo)腔槽。

上腔殼1周邊有多個(gè)定位銷釘孔4，下腔殼2周邊相對(duì)應(yīng)有多個(gè)定位銷釘孔22。上腔殼1和下腔殼2通過銷釘孔進(jìn)行定位。定位銷釘孔4和22數(shù)量均有2個(gè)。

上腔殼1周邊有多個(gè)螺孔5，下腔殼2周邊相對(duì)應(yīng)有多個(gè)螺孔21。上腔殼1和下腔殼2通過螺釘相連接。螺孔5和21數(shù)量具有6顆。

上腔殼1具有調(diào)節(jié)阻抗匹配調(diào)諧螺釘6（7、8），調(diào)諧螺釘6（7、8）為調(diào)節(jié)固定螺絲，調(diào)諧螺釘6（7、8）分別安裝在上腔殼外部靠近三個(gè)法蘭盤10（11、12）處，垂直于上腔殼1內(nèi)部。

該環(huán)形器上腔殼1的外部中心結(jié)部分留有圓柱型槽9，內(nèi)部具有三角形匹配塊13，裝配臺(tái)階15緊貼著匹配塊13，鐵氧體樣品17緊貼于裝配臺(tái)階15；環(huán)形下腔殼2的外部中心結(jié)部分留有圓柱型槽19，內(nèi)部具有三角形匹配塊14，裝配臺(tái)階16緊貼著匹配塊14，鐵氧體樣品18緊貼于裝配臺(tái)階16。圓柱型槽的作用是存放永磁體，為鐵氧體樣品提供恒定的外加偏置磁場(chǎng)。

兩個(gè)永磁體3（20）物理參數(shù)均相同，分別放置于波導(dǎo)腔體外部中心結(jié)部分與其尺寸相近的圓柱型槽9（19）內(nèi)。

鐵氧體樣品均為等邊三角形。匹配塊均為等邊三角形，三個(gè)角尖分別正對(duì)三個(gè)端口的中心。

本發(fā)明使用了裝配臺(tái)階15（16），所述裝配臺(tái)階可凸起，可凹進(jìn)，其形狀與鐵氧體樣品保持一致。其尺寸可通過高頻仿真軟件HFSS，進(jìn)行參數(shù)的優(yōu)化仿真。

為減少定位以及裝配誤差，在環(huán)形器加工時(shí)，上腔殼1、三角形匹配塊13以及裝配臺(tái)階15使用相同的鋁材料，采取一體化加工方式。下腔殼2、三角形匹配塊14以及裝配臺(tái)階16使用相同的鋁材料，采取一體化加工方式。

在環(huán)形器裝配時(shí)，將鐵氧體樣品17一面涂上導(dǎo)電膠，緊貼粘于裝配臺(tái)階15上，使三角形的三個(gè)尖角分別對(duì)準(zhǔn)三角形匹配塊13的三個(gè)軸線上，這時(shí)，鐵氧體樣品17與裝配臺(tái)階15中心重合；將鐵氧體樣品18一面涂上導(dǎo)電膠，緊貼粘于裝配臺(tái)階16上，使三角形的三個(gè)尖角分別對(duì)準(zhǔn)三角形匹配塊14的三個(gè)軸線上，這時(shí)，鐵氧體樣品18與裝配臺(tái)階16中心重合。導(dǎo)電膠固化后，上腔殼1與下腔殼2利用銷釘4和22定位，進(jìn)而使用螺釘5和21緊固成型，如圖1所示。為使波導(dǎo)環(huán)形器獲得最佳的匹配性能，在環(huán)形器調(diào)試過程中，可通過調(diào)諧螺釘根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

綜上，本發(fā)明引入裝配臺(tái)階以及調(diào)諧螺釘，降低了由于加工誤差以及裝配安裝誤差所帶來的性能的降低，有效解決了環(huán)形器的裝配定位、阻抗匹配問題。