一种波导、波导组件和加速器系统的制作方法

本发明实施方式涉及微波器件技术领域，特别地，涉及一种波导、波导组件和加速器系统。

背景技术：

微波器件是指工作在微波波段(频率为300～300000兆赫)的器件，比如：波导就是用来定向引导微波频率电磁波的微波器件。通过电路设计，可将这些器件组合成各种有特定功能的微波电路，例如，利用这些器件组装成发射机、接收机、天线系统、显示器等，用于雷达、电子战系统和通信系统等电子装备。

本发明的发明人在实施本发明的过程中发现：现有的微波器件相对功率源是静止的，比如在加速系统中，微波器件和加速管安装完成后，两者相对位置无法改变，即使是可运动的旋转波导，也只能实现一个自由度的旋转运动，其灵活性低。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺陷，本发明的主要目的在于提供一种波导、波导组件和加速器系统，实现波导有两个自由度运动，以提高微波系统的灵活性。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的一个技术方案是：提供一种波导，包括：第一波导管；第二波导管，所述第二波导管包括第一端和第二端，所述第二波导管的所述第一端与所述第一波导管的一端滑动连接；第三波导管，所述第二波导管的所述第二端与所述第三波导管的一端旋转连接；第一扼流结构，设置在所述第一波导管与所述第二波导管的交接处；第二扼流结构，设置在所述第二波导管与所述第三波导管的交接处。

可选的，所述第一扼流结构用于实现短路面转移，防止微波传输时，在第一波导管和第二波导管连接处外泄；所述第二扼流结构用于实现短路面转移，防止微波传输时，在第二波导管和第三波导管连接处外泄。

可选的，所述第一波导管的一端伸入所述第二波导管的所述第一端，所述第一扼流结构设置在所述第一波导管的外周壁，所述第一扼流结构的数量至少为一个。

可选的，所述第一波导管的一端伸入所述第二波导管的所述第一端，所述第一扼流结构设置在所述第二波导管的内周壁，所述第一扼流结构的数量至少为一个。

可选的，所述第一波导管的一端伸入所述第二波导管的所述第一端，所述第一扼流结构的数量至少为两个，所述第一波导管的外周壁至少设有一个第一扼流结构，所述第二波导管的内周壁至少设有一个第一扼流结构。

可选的，设置在所述第一波导管上的所述第一扼流结构包括第一扼流槽和第二扼流槽；所述第一扼流槽设置于所述第一波导管的外周壁上，并且环绕所述第一波导管；所述第二扼流槽设置于所述第一波导管的内周壁和外周壁之间，并且环绕所述第一波导管。

可选的，所述第一波导管的所述一端的端口径大小呈阶梯式变化。

可选的，所述第一波导管的一端套设所述第二波导管的所述第一端外，所述第一扼流结构设置在所述第一波导管的内周壁，所述第一扼流结构的数量至少为一个。

可选的，所述第一波导管的一端套设所述第二波导管的所述第一端外，所述第一扼流结构设置在所述第二波导管的外周壁，所述第一扼流结构的数量至少为一个。

可选的，所述第一波导管的一端套设所述第二波导管的所述第一端外，所述第一扼流结构的数量至少为两个，所述第一波导管的内周壁至少设有一个第一扼流结构，所述第二波导管的外周壁至少设有一个第一扼流结构。

可选的，设置在所述第一波导管上的所述第一扼流结构包括第一扼流槽和第二扼流槽；所述第一扼流槽设置于所述第一波导管的内周壁上，并且环绕所述第一波导管；所述第二扼流槽设置于所述第一波导管的内周壁和外周壁之间，并且环绕所述第一波导管。

可选的，所述第二扼流结构包括第三扼流槽和第四扼流槽；所述第三扼流槽设置于所述第二波导管的内周壁上，并且环绕所述第二波导管；所述第四扼流槽设置于所述第二波导管内周面和外周壁之间，并且环绕所述第二波导管。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供的又一技术方案是：提供一种波导组件，包括至少二个上述的波导，每一波导的二端分别设置第一耦合器和第二耦合器，第一耦合器用于微波的输入，第二耦合器用于微波的输出；一个波导的第二耦合器与另一个波导的第一耦合器连接，使所述波导组件实现至少4个自由度运动。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供的又一技术方案是：提供一种加速器系统，包括加速管、微波发生器和上述的波导组件，波导组件的未与其它波导连接的第一耦合器与微波发生器连接，所述波导组件的未与其它波导连接的第二耦合器与加速管连接。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供的又一技术方案是：提供另一种波导组件，包括三个上述的波导，分别为第一波导、第二波导和第三波导；每一波导的二端分别设置第一耦合器和第二耦合器，第一耦合器用于微波的输入，第二耦合器用于微波的输出；

第一波导的第二耦合器与第二波导的第一耦合器连接，第二波导的第二耦合器与第三波导的第一耦合器连接，使波导组件实现6个自由度运动。

本发明实施实施例的有益效果是：第一波导管的一端与第二波导管的第一端口滑动连接，以使第一波导管和第二波导管之间可以伸缩改变长度，第一波导管和第二波导管的交接处设置第一扼流结构，防止微波传输时，在第一波导管和第二波导管的交接处的间隙外泄。第二波导管的第二端与第三波导管的一端转动连接，以使第一波导管和第二波导管之间可以相对转动，第二波导管和第三波导管的交接处设有有第二扼流结构，防止微波传输时，在第二波导管和第三波导管之间交接处的间隙外泄。从而使波导能够实现两自由度的运动，提高波导的灵活度。另外，波导通过设置第一耦合器和第二耦合器，第一耦合器设有第一耦合端，第二耦合器设有第二耦合端，一波导的第一耦合端与另一波导的第二耦合端的连接，从而组成具有至少实现四个运动自由度的波导组件，提高波导的灵活度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明波导实施例的爆炸视图；

图2是本发明波导实施例的装配图；

图3是本发明波导实施例的主视图；

图4是本发明波导实施例a－a剖视图；

图5是本发明波导实施例的连接器的立体图；

图6是本发明波导实施例第一扼流结构示意图；

图7是本发明波导实施例第二扼流结构示意图；

图8是本发明一种多自由度波导实施例的装配图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图7，波导100包括：第一耦合器10、第一波导管20、第二波导管30、第一扼流结构40、第三波导管50、第二扼流结构60、第二耦合器70和连接器80。第一耦合器10与第一波导管20的一端连接，第一波导管20的另一端与第二波导管30的一端套接，第二波导管30的另一端与第二耦合器70连接。

对于上述第一耦合器10，设有第一连接端口11和第一耦合端12，微波从第一耦合端12进入第一耦合器10。

对于上述第一波导管20，为中空的圆形管第一波导管20包括第一活动端21和第一固定端22，第一波导管20的第一固定端22连接于第一连接端口11，并且通过焊接的方式使第一波导管20和第一耦合器10固定。当然第一波导管20与第一耦合器10也可以通过一体成型的方式作为一体。

对于上述第二波导管30，为中空的圆形管，包括：第一端31和第二端32。第二波导管30的第一端31与第一波导管20的第一活动端21套接，并且第一波导管20和第二波导管30之间通过间隙配合，以使第二波导管30可相对第一波导管20的轴线方向滑动，具有直线运动的自由度，另外第二波导管30和第一波导管20之间通过轴向滑动，可改变两者之间的长度。第一扼流结构40设置在第一波导管20的第一端31和第二波导管30的第一活动端21的交接处。第一波扼流结构用于实现短路面的转移，防止微波在第一波导管20和第二波导管30中传输时，在第一波导管20和第二波导管30的交接处的间隙外泄。

对于上述第三波导管50，为中空的管状结构，第三波导管50包括：第二固定端51和第二活动端52。第三波导管50的第二活动端52与第二波导管30的第二端32套接，并且第二波导管30和第三波导管50之间通过间隙配合，以使第三波导管50可相对第二波导管30转动，具有旋转运动的自由度。第二扼流结构60设置在第三波导管50的第二活动端52和第二波导管30的第二端32的交接处，用于实现短路面的转移，防止微波在第三波导管50和第二波导管30传输时，在第三波导管50的第二活动端52和第二波导管30的第二端32的交接处的间隙外泄。

需要说明的是，第一波导管20、第二波导管30和第三波导管50之间同轴设置，并且所采用的材料均为金属材料，比如：铜金属或者铝金属等，避免外界磁场或者电场对在波导100中传输得微波产生干扰。

对于上述第二耦合器70，第二耦合器70设有第二连接端71和第二耦合端72，第二耦合器70的第二连接端71与第三波导管50的第二固定端51连接，并且通过焊接的方式使第三波导管50和第二耦合器70固定。当然，第三波导管50和第二耦合器70也可以通过一体呈的方式作为一体。第一耦合器10的第一耦合端12与第二耦合器70的第二耦合端72的结构相同，并且相互装配耦合。微波从第二耦合端72输出。

需要说明的是，第一耦合器10和第二耦合器70，用于转换微波的tm01模式和te10模式，以使微波的波导管中tm01模式或te10模式在角向均匀分布。第一波导管20、第二波导管30和第三波导管50的材料为金属金属，比如：铜或合金钢，以避免外界电场或磁场对在波导100内传输的微波产生干扰。第一耦合端12与微波发生器连接，第二耦合端72与加速管连接。当然在一些其他的实施例中，第二耦合端72与微波发生器连接，微波由微波发生器从第二耦合端72进入第二耦合器70，再经波导管传输，最终从第一耦合端12输出，并且第一耦合端12与加速管连接，微波再经第一耦合端12传向加速管。对于上述连接器80，如图设有第一通孔81和若干第一连接孔82，并且若干第一连接孔环绕第一通孔81设置。连接器80的数量为两个。第一波导管20、第二波导管30或第三波导管50可伸入第一连接通孔，以使第一波导管20、第二波导管30和第三波导管50与连接器80连接。连接器80通过第一连接孔与其他固定连接，从而使连接器80对波导管起到支撑的作用。可以理解的是，在一些实施例中，所连接器80可以为一个也可以为多个。

对与上述第一扼流结构40，如图1、图4和图6示，其数量至少为一个。

当第一波导管20套入第二波导管30内时，至少一个第一扼流结构40可设置在第一波导管20的外周壁，或者，至少一个第一扼流结构40设置在第二波导管30的内周壁；又或者，第一扼流结构40的数量至少为两个，第一波导管20的外周壁至少设有一个第一扼流结构40，第二波导管30的内周壁至少设有一个第一扼流结构40。

具体的，在一些实施例中，第一扼流结构40包括：第一扼流槽41和第二扼流槽42。第二扼流槽42的一端与第一扼流槽41连通，并且第二扼流槽42的一侧壁与第一扼流槽41的槽底平齐。

当第一扼流结构40设置于第一波导管20时，第一扼流槽41设置于第一波导管20的外周壁上，并且环绕第一波导管20，第二扼流槽42设置于第一波导管20的内周壁和外周壁之间，并且环绕第一波导管20。

当第一扼流结构40设置于第二波导管30时，第一扼流槽41设置于第二波导管30的内周壁上，并且环绕第二波导管30，第二扼流槽42设置于第二波导管30的内周壁和外周壁之间，并且环绕第二波导管30。

值得说明的是：为了提高第一扼流结构40防止微波外泄的技术效果，当第一扼流结构40设置于第一波导管20时，第一扼流结构40还可以满足以下计算公式：

当第一扼流结构40设置于第一波导管20时，l1为第一活动端22的端面到第一扼流槽41的开口的距离，而l1对应的微波相位λ1，第一扼流槽41的开口到第二扼流槽42的开口之间的距离为l2，并且l2对应的微波相位为λ2，第二扼流槽42的开口到第二扼流槽42的槽底之间的距离为l3，并且l3对应的微波相位为λ3，其中，n为自然数。可以理解的是：在另一些实施例中，第一扼流结构40也可以为其它可以实现在波导100传输微波时，实现短路面转移，防止微波传输在第一波导管20和第二波导管30连接处外泄的扼流结构。

另外为了使微波在不同口径大小的波导管中传输能一直处于匹配传输的状态，此时第一波导管20的第一活动端的内壁口径由小到大向第二波导管20呈阶梯式变化。以使微波在传输时通过阶梯式变化的结构将反射叠加抵消，从而达到匹配传输的状态。

需要说明的是，在一些实施例中，第一扼流结构40可以由若干段组成，这些若干段在第一波导管20或第二波导管30的横截面的投影为封闭的环状。这些若干段可以全部设置在第一波导管20的内周壁，或者全部设置于第二波导管30的外周壁，又或者这些若干段部分设置第一波导管20的内周壁，部分设置于第二波导管30的外周壁。

当第一波导管20套在第二波导管30外时，该至少一个第一扼流结构40可设置在第一波导管20的内周壁，或者，至少一个第一扼流结构40设置在第二波导管30的外周壁；又或者，第一扼流结构40的数量至少为两个，第一波导管20的内周壁至少设有一个第一扼流结构40，第二波导管30的外周壁至少设有一个第一扼流结构40。

具体的，当第一扼流结构40设置于第一波导管20时，第一扼流槽41设置于第一波导管20的内周壁上，并且环绕第一波导管20，第二扼流槽42设置于第一波导管20的内周壁和外周壁之间，并且环绕第一波导管20。

当第一扼流结构40设置于第二波导管30时，第一扼流槽41设置于第二波导管30的外周壁上，并且环绕第二波导管30，第二扼流槽42设置于第二波导管30的内周壁和外周壁之间，并且环绕第二波导管30。

此时，当第一扼流结构40由若干段组成时，这些若干段在第一波导管20或第二波导管30的横截面的投影为封闭的环状。当然，这些若干段可以全部设置在第一波导管20的内周壁，或者全部设置于第二波导管30的外周壁，又或者这些若干段部分设置第一波导管20的内周壁，部分设置于第二波导管30的外周壁。

此时，第二波导管30的第一端31的口径有小到大向第一波导管20呈阶梯式变化。

对于第二扼流结构60，如图1、图4和图7所示，第二扼流结构60包括第三扼流槽61和第四扼流槽62，设置在第二波导管30的内壁面，并且环绕第二波导管30。第四扼流槽62设置在第二波导管30的外壁面和内壁面之间，并且第三扼流槽61和第四扼流槽62相互连通。

值得说明的是：为了提高第二扼流结构60防止微波外泄的技术效果，当第二扼流结构60设置于第二波导管30时，第一扼流结构40还可以满足以下计算公式：

其中，n为自然数，l4为第二端32的端面到第四扼流槽62槽底的距离，并且l4对应的微波相位为λ4，l5为第三扼流槽61的开口到第四扼流槽62开口之间的距离，并且l5对应的微波相位为λ5。

为了进一步提高微波在不同口径大小的波导管之间的传输的匹配度，第三波导管50的一端的口径大小呈阶梯式变化，以使微波在波导100之间一直处于匹配传输的状态。

本发明实施例中，第一耦合器10的第一连接端与第一波导管20的第一固定管连接，第一波导管20的第一活动端21与第二波导管30的第一端31滑动连接，以使第一波导管20可相对第二波导管30滑动，具有直线运动的自由度，并且可通过伸缩改变两者之间的长度；第二波导管30的第二端32与第三波导管50转动连接，以使第二波导管30可相对第三波导管50转动，具有旋转的自由度；第一扼流结构40设置在第一波导管20和第二波导管30的交接处，避免微波在传输时，在第一波导管20和第二波导管30的交接处的间隙外泄，第二波导管30设置在第二波导管30和第三波导管50的交接处，避免微波在传输时，在第二波导管30和第三波导管50的交接处的间隙外泄；第三波导波导管的第二固定端51的内壁的口径大小呈阶梯式变化的结构，以及第一波导管20的一端或第二波导管30的一端的口径大小呈阶梯式变化的结构，通过这种呈阶梯式变化的结构，使微波在不同口径大小的波导管传输时，微波的反射通过叠加抵消，从而一直属于匹配传输的状态。从而使微波在可实现两自由度运动的状态下，又不改变微波在波导100中的传输状态，提高其灵活性。

请参阅图8，本发明实施例还提供另一种实现双自由度的波导100，该波导100包括：伸缩波导和旋转波导，伸缩波导包括：第一波导管20、第二波导管30、第一耦合器10、第二耦合器70、第一扼流结构40和连接器80，与上述实施例不同的是，第二波导管30的第二端32与第二耦合器70的第二连接端71连接，并且通过焊接固定或者一体成型的方式作为一体，其余部件的功能和结构可参考上述实施例，此处不再一一赘述。旋转波导包括：第一耦合器10、第二波导管30、第三波导管50、第二耦合器70、第二扼流结构60和连接器80。与上述实施例的差别在于，第一耦合器10的第一连接端与第二波导管30的第一端31连接，并且通过焊接固定或者一体成型的方式作为一体，其余部件的功能和结构可参考上述实施例，此处不再一一赘述。伸缩波导的第一耦合器10和旋转波导的第一耦合或第二耦合器70连接，或者伸缩波导的第二耦合器70和旋转波导的第一耦合或第二耦合器70连接，从而形成具有旋转和伸缩两自由度的波导100。需要说明的是，当旋转波导和伸缩波导的数量为多个时，可以组成具有多个自由度的波导100。

本发明还提供一种实现4自由度的波导组件实施例，如图8所示，波导组件包括二个波导100，每一波导的二端分别设置第一耦合器10和第二耦合器70，第一耦合器10用于微波的输入，第二耦合器70用于微波的输出。一个波导的第二耦合器与另一个波导的第一耦合器连接，使波导组件实现4个自由度运动。

二个波导100连接可以组成4个自由度的波导组件，三个波导100连接可以组成6个自由度的波导组件，在实现6个自由度的波导组件的实施例中，波导组件包括第一波导、第二波导和第三波导；每一波导的二端分别设置第一耦合器和第二耦合器，第一耦合器用于微波的输入，第二耦合器用于微波的输出；第一波导的第二耦合器与第二波导的第一耦合器连接，第二波导的第二耦合器与第三波导的第一耦合器连接。

可以理解的是，波导的数量100不限于上述的3个或者4个，也可以为多个，从而组成多自由度的波导组件，波导100的结构与功能与上述实施例中的波导100的结构与功能相同，此处不再一一赘述。通过本发明实施例，从而实现波导组件的多自由度运动。

在一些实施例中，实现多自由度的波导100不限于上述的方式，比如：在第一波导管20和第二波导管30之间在增加一个波导管，该波导管的一端与第一波导管20的第一活动端21滑动连接，另一端与第二波导管30的第一端31滑动连接；在第三波导管50和第二波导管30之间增设另一波导管，该波导管的一端与第二波导管30的第二端32转动连接，另一端与第三波导管50的第二活动端52转动连接。当然，增设在，第一波导管20和第二波导管30之间的波导管，该波导管与第一波导管20和第二波导管30之间的连接方式，可以为一端转动连接，另一端为滑动连接，增设在第二波导管30和第三波导管50之间的波导管，该波导管与第二波导管30和第三波导管50之间连接方式，可以为一端为转动连接，另一端为滑动连接。可以理解的是，增设的波导管的数量可以为一个，也可以为多个，并且两个可相对滑动的波导管之间的交接处设有第一扼流结构40，两个可相对转动的波导管之间的交接处设有第二扼流结构60，第一扼流结构40和第二扼流结构60的结构和功能与上述实施例相同，第一扼流结构40和第二扼流结构60的安装位置可参考上述实施例，此处不再一一赘述。

本发明还提供一种加速器系统实施例，该加速器系统包括波导组件、加速管和微波加速器，第一耦合端12与微波发生器连接，第二耦合端72与加速管连接，该波导组件的的结构和功能与上述实施例中的波导组件的结构和功能相同，此处不再一一赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。