【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用于微波通信的v頻段星載波導旋轉關節。
技術介紹
1、在微波通信中，常面臨機械結構不連續但需要微波信號連續的矛盾，如在機械可動天線中，信號從饋源部分傳輸至輸出部分，需要通過掃描軸處。旋轉關節是這種問題一種常見的解決方案。低頻低功率場景下，由于同軸線中傳播的tem波天然具有旋轉對稱性，所以同軸旋轉關節在l波段以下的得到了廣泛的應用。隨著星載天線工作頻率逐步向ka、v頻段發展，同軸線在高頻領域內的高插損、低功率容量的缺點逐漸凸顯。
2、現有的解決ka頻段以上高頻旋轉關節方法主要分為兩種技術路徑：
3、1、繼續延續同軸傳輸結構，通過研制新型介質材料，進一步降低同軸傳輸模式的插損，提升功率容量；
4、2、基于波導元器件低插損、高功率容量的特點及圓波導中tm01模旋轉對稱的特點，設計全波導模式的旋轉關節，現有技術包括使用同軸模式轉換器結構的(申請號202311577533.1)一種星載v頻段寬帶波導旋轉關節，及使用全波導結構的(申請號200910210147.2)ka頻段大功率波導旋轉關節。
5、使用同軸模式轉換器旋轉關節缺點主要在于：
6、1、同軸類型的模式轉換器插入損耗較高
7、一方面傳輸通道中波經歷了矩形波導te10模式——轉子同軸介質套段tem模式——轉子圓波導tm01模式——轉子同軸介質套段tem模式——矩形波導te10模式。模式轉換形式復雜，轉換過程中插入損耗較高。
8、另一方面同軸結構為傳輸tem模并抑制te11模出現，其尺
9、2、同軸類型模式轉換器熱環境耐受能力差
10、同軸結構由金屬內導體、介質、金屬外導體構成。星載旋轉關節工作溫度可達-40～70℃，大溫度變化范圍內，由于金屬與介質熱膨脹系數不一致，導致介質收到擠壓變形，同軸結構阻抗特性及駐波特性發生偏移，整體電性能下降。
11、現有全波導結構旋轉關節主要缺點在于：
12、1、波導模式轉換器帶寬較窄
13、由于目前波導模式轉換器部分方波導與圓波導過渡階段使用匹配環方式進行匹配，模式轉換器工作帶寬較窄，約8％左右。
14、2、雙路輸入y支節部分物理尺寸大
15、如圖1所示，由于y枝節與圓波導連接部分位于整個結構最左端，y枝節主要結構全部分布在圓波導右側。旋轉關節旋轉過程中，整個y直接繞圓波進行旋轉，導致旋轉關節軸向尺寸過大。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于為解決基于同軸結構的旋轉關節在高頻率工作范圍內的高插損、低功率容量及難加工的問題，提供了一種全波導旋轉關節，通過向下彎折功分結構，優化傳統波導旋轉關節徑向尺寸過大的問題，其軸系結構適用空間環境，解決了高低溫工況下旋轉關節電性能下降的問題。
2、本申請提供了一種v頻段星載波導旋轉關節，包括：
3、第一旋轉部件，包括相對固定地連接在一起的軸承內圈和第一旋轉臂，軸承內圈內部具有沿軸承中軸線延伸的筒狀空腔，第一旋轉臂內部具有方形空腔；
4、第二旋轉部件，包括相對固定地連接在一起的軸承外圈和第二旋轉臂，軸承外圈具有用于容納第一旋轉部件的軸承內圈的腔體，第二旋轉臂內部具有方形空腔；
5、其中，軸承內圈嵌套于軸承外圈內部，使第一旋轉部件與第二旋轉部件之間能夠繞軸承中軸線自由轉動，以實現旋轉關節的旋轉功能，
6、其中，第一旋轉臂內部的第一方形空腔、軸承內圈內部的筒狀空腔、第二旋轉臂內部的第二方形空腔之間依次連通，形成的腔體構成波導的模式轉換器，
7、該模式轉換器包括：
8、輸入接口，為矩形波導形式；
9、第一過渡段，包括調諧凸臺、功分結構、匹配結構，調諧凸臺為階梯狀結構，功分結構包括功分平面、第一功分翼和第二功分翼，第一功分翼和第二功分翼從功分平面開始向兩側延伸，并向下彎折后，連接至匹配結構，匹配結構為條狀立方體；
10、傳輸圓波導，與匹配結構、第一功分翼、第二功分翼相連，匹配結構的延伸方向垂直于傳輸圓波導的延伸方向；
11、第二過渡段，具有與第一過渡段對稱的結構；
12、輸出接口，具有與輸入接口對稱的結構。
13、根據本申請的至少一個實施例，其中，調諧凸臺為沿第一方向延伸的階梯狀結構，第一功分翼和第二功分翼從功分平面開始向兩側延伸并向第二方向彎折，第一方向垂直于第二方向。
14、根據本申請的至少一個實施例，其中，輸入接口為標準波導接口。
15、根據本申請的至少一個實施例，其中，通過調節匹配結構的橫向及縱向尺寸，完成功分結構與標準波導間的過渡和匹配。
16、根據本申請的至少一個實施例，其中，通過調節過渡段中調諧凸臺的尺寸，調節模式轉換器的帶寬。
17、根據本申請的至少一個實施例，其中，電磁波以矩形te01模式通過輸入接口輸入，在功分平面處被分離為等幅兩份，分別通過第一功分翼和第二功分翼輸入到匹配結構，匹配結構將電磁波由矩波導中的te10模式轉化成圓波導中的tm01模式，使輸入接口和輸出接口繞圓波導旋轉過程中電磁波傳輸狀態不發生變化。
18、根據本申請的至少一個實施例，還包括扼流圈，該扼流圈由位于軸承內圈與軸承外圈之間的縫隙構成，該扼流圈使用軸承內圈的外壁作為扼流圈內壁，使用軸承外圈作為扼流圈外壁。
19、根據本申請的至少一個實施例，其中，所述模式轉換器由方波導、圓波導及過渡段結構構成，為四端口波導元器件，各端口均為矩形波導形式。
20、根據本申請的至少一個實施例，其中，調諧凸臺、功分結構、匹配結構構成的功分構件與模式轉換器的頻段與阻抗相匹配。
21、根據本申請的至少一個實施例，其中，第一旋轉部件與第二旋轉部件之間通過角接觸軸承和深溝球軸承可旋轉地連接。
22、本申請提供的旋轉關節具有相對帶寬10％、駐波≤1.05、插損≤0.05db的矩形波導te10-圓波導tm01模式轉換器結構，可降低旋轉關節徑向尺寸，降低天線插損，提升星載旋轉關節環境適應性。
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1.一種V頻段星載波導旋轉關節，包括：
2.根據權利要求1所述的旋轉關節，其中，調諧凸臺為沿第一方向延伸的階梯狀結構，第一功分翼和第二功分翼從功分平面開始向兩側延伸并向第二方向彎折，第一方向垂直于第二方向。
3.根據權利要求1所述的旋轉關節，其中，輸入接口為標準波導接口。
4.根據權利要求1所述的旋轉關節，其中，通過調節匹配結構的橫向及縱向尺寸，完成功分結構與標準波導間的過渡和匹配。
5.根據權利要求1所述的旋轉關節，其中，通過調節過渡段中調諧凸臺的尺寸，調節模式轉換器的帶寬。
6.根據權利要求1所述的旋轉關節，其中，電磁波以矩形TE01模式通過輸入接口輸入，在功分平面處被分離為等幅兩份，分別通過第一功分翼和第二功分翼輸入到匹配結構，匹配結構將電磁波由矩波導中的TE10模式轉化成圓波導中的TM01模式，使輸入接口和輸出接口繞圓波導旋轉過程中電磁波傳輸狀態不發生變化。
7.根據權利要求1所述的旋轉關節，還包括扼流圈，該扼流圈由位于軸承內圈與軸承外圈之間的縫隙構成，該扼流圈使用軸承內圈的外壁作為扼流圈內壁，使用軸
8.根據權利要求1所述的旋轉關節，其中，所述模式轉換器由方波導、圓波導及過渡段結構構成，為四端口波導元器件，各端口均為矩形波導形式。
9.根據權利要求1所述的旋轉關節，其中，調諧凸臺、功分結構、匹配結構構成的功分構件與模式轉換器的頻段與阻抗相匹配。
10.根據權利要求1所述的旋轉關節，其中，第一旋轉部件與第二旋轉部件之間通過角接觸軸承和深溝球軸承可旋轉地連接。
...【技術特征摘要】
1.一種v頻段星載波導旋轉關節，包括：
2.根據權利要求1所述的旋轉關節，其中，調諧凸臺為沿第一方向延伸的階梯狀結構，第一功分翼和第二功分翼從功分平面開始向兩側延伸并向第二方向彎折，第一方向垂直于第二方向。
3.根據權利要求1所述的旋轉關節，其中，輸入接口為標準波導接口。
4.根據權利要求1所述的旋轉關節，其中，通過調節匹配結構的橫向及縱向尺寸，完成功分結構與標準波導間的過渡和匹配。
5.根據權利要求1所述的旋轉關節，其中，通過調節過渡段中調諧凸臺的尺寸，調節模式轉換器的帶寬。
6.根據權利要求1所述的旋轉關節，其中，電磁波以矩形te01模式通過輸入接口輸入，在功分平面處被分離為等幅兩份，分別通過第一功分翼和第二功分翼輸入到匹配結構，匹配結...
【專利技術屬性】
技術研發人員：薛超，王俊偉，柏宏武，童巨特，何建偉，
申請(專利權)人：中國空間技術研究院杭州中心，
類型：發明
國別省市：
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