技術領域

本實用新型涉及微波通信技術領域，具體涉及一種接觸式無間隙的波導旋轉關節。

背景技術

在微波通信系統或雷達系統中，通常需要天線方位能進行360°連續旋轉，俯仰–25°～120°旋轉，極化0°～270°旋轉，進而保證天線實現信號搜索，跟蹤，目標測量等功能。此時饋源和網絡之間必須安裝波導旋轉關節或同軸旋轉關節，保證微波信號能有效傳輸。

波導旋轉關節通常使用金屬制造，設置于動態天線系統與靜態系統之間，以保證微波信號有效傳輸。

波導(waveguide)是用來引導微波旋轉關節中電磁波的部件。波導一般指的是空心金屬管，根據波導橫截面的形狀不同，可分為矩形波導、圓波導等，矩形波導和圓波導是目前應用最為廣泛的兩種波導形式，電磁波在金屬管內傳播，損耗很小。

波導管壁一般采用銅、鋁等金屬制成，有時內壁還鍍有銀或金，其導電率很高，波導內壁的空氣介質就是電磁波傳輸的通道，簡稱為信道，電磁波在波導信道中的傳播受到波導內壁的限制和反射等阻抗作用。

市場現有的圓波導旋轉關節，大多使用無接觸式關節，因波導管與波導管座之間具有一定間隙，因此駐波比較大，插損也較大；為了降低駐波比和插損，在一些對電性能要求較高的地方會在無接觸式關節中設計扼流槽。如：中國專利CN 201220374567.1中公開了一種微波旋轉關節用波導信道，該波導信道包括首尾相連的第一波導管和第二波導管，所述第一波導管可相對于第二波導管旋轉，所述第一波導管和第二波導管的連接處設有扼流信道，所述扼流信道與所述第一波導管和第二波導管內的主信道相通。該專利中的第一波導管可相對于第二波導管旋轉，提高了電磁波在主信道中的傳輸速度，同時在第一波導管和第二波導管的連接處設計扼流信道，使得波導壁上電磁波在流經第一波導管和第二波導管的連接處的縫隙時提供了一個有效的低阻抗信道，從而保證產品的電性能指標不受影響。但是，具有扼流槽(即專利CN 201220374567.1中的扼流信道)的旋轉關節反射系數高，功率容量大，但工作頻帶較窄，且電壓駐波比大(電磁波反射損耗大)，插損大(電磁信號衰減幅度大)。當工作頻率改變時，因扼流槽的尺寸無法改變，電性能指標會下降。扼流槽設計計算復雜，往往需要最終以試驗確定，設計制造成本高。

隨著衛星通信的迅猛發展，工作頻帶越來越寬，而寬頻帶波導旋轉關節的設計中存在扼流特性與寬頻帶之間的矛盾。寬頻帶波導旋轉關節要求在連接處可平穩旋轉，又要保證在動、定波導之間具有良好的電連接，使寬頻段覆蓋系統能達到較好的駐波和較小的插入損耗。

中國專利CN201621018239.2中公開一種波導旋轉關節，包括第一波導同軸轉換器、第二波導同軸轉換器、第一軸承和第二軸承，第一波導同軸轉換器包括第一脊和第一連接件，第二波導同軸轉換器包括第二脊和第二連接件，第二連接件插入第一連接件內，第一軸承和第二軸承套接在第二連接件上，第一脊和第二脊可拆卸連接，第一波導同軸轉換器、第二波導同軸轉換器、第一軸承和第二軸承共軸旋轉。該專利中引入了軸承作為第一波導同軸轉換器和第二波導同軸轉換器之間的旋轉件，通過一系列復雜的配合，駐波比和插損有所下降，但一方面該結構較為復雜，第一脊和第二脊的尺寸有嚴格要求，加工工藝復雜，還需要調諧螺釘等輔助部件，另一方面為了確保電氣連續性仍需要加工多個扼流槽，進一步增加加工難度，而且該波導旋轉關節也不能適用于工作頻率改變時的工作狀態。

姚曄在“接觸式波導旋轉關節機構設計”，《電子機械工程》，2007，23(1)，P 42中設計了一種接觸式旋轉關節，利用帶有縫隙的彈性管作為波導旋轉關節的連接件，使用此彈性管代替扼流槽，滿足了寬頻帶覆蓋的要求。但是，此旋轉關節加工工藝復雜，需采用線切割工藝加工七個周期1.3mm的槽，彼此相鄰的槽相交90°，槽寬為0.3mm±0.05mm，彈性波導壁厚3.55±0.05mm.費用高，所開的彈性槽在實際工況下還是對電氣性能有影響；另一方面，此接觸式旋轉關節在長時間磨損和運轉時，會出現因磨損和變形造成的轉動力矩變大，轉動不靈活現象。

鑒于此，對于接觸式圓波導旋轉關節的結構設計仍具有很大的提升空間，以期在不增加結構復雜度和加工難度的前提下，降低駐波比和插損，保證電氣性能并盡量覆蓋標準波導管的帶寬。

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