同轴式微波旋转连接器的设计步骤及实例分析.doc
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1、同轴式微波旋转连接器的设计步骤及实例分析微波旋转连接器是用来把高频信号从一个固定的平台传输到另外一个需要连续旋转的平台上,是相对旋转运动的结构之间用于传递能量或信号的机构,可保持射频信号在连续旋转的过程中连续不断的传输,其应用范围包括传统的空管雷达、防导系统、医疗工程、卫星通讯以及摄像系统等,可以避免传输电缆或线束因360度旋转而相互缠绕在一起,以提高整体可靠性。根据要传输的信号频率范围不同,旋转连接器可通过以下三种方式来实现:(1)接触式传输滑环:该类型产品一般可以传输0-120MHz的频率范围;(2)同轴接触式旋转连接器:一般可以传输0-50GHz的频率范围;(3)非接触式旋转连接器:无论
2、是同轴的旋转连接器,还是波导的旋转连接器都可以采用此种技术实现,并且具有超长的使用寿命,该类型产品的最宽传输频率范围一般是其最高工作频率的20%以内。目前,微波旋转连接器的需求显著特点是小型化设计、优良驻波比和低插损值、旋转时的低振动以及在工作频率范围内通道之间的高隔离度。2、射频同轴理论分析常用的同轴电缆特性阻抗为:50和75。以50为例,同轴连接器的特性阻抗(空气介质时)为:(1)式中令Z0=50,D为外导体内径,d为内导体外径,0为空气介电常数,一般情况下近似取为1。则50连接器的D/d直为:(2)若以聚四氟乙烯为介质时,0=2.04,则50连接器计算D/d比值近似为3.29。现有射频同
3、轴连接器多以空气或聚四氟乙烯为介质,内导体多采用铍青铜、锡青铜等铜的合金材料,外导体采用钢或黄铜。因此,本文以SMA连接器为基础,并结合以上理论设计出一种可以连续旋转传输的连接器。3、设计步骤设计步骤总体如下:(1)根据使用频率选择合适的内外导体直径;(2)设计内外导体的扼流槽方案及尺寸;(3)选择合适的输入输出结构,如SMA型等;(4)由HFSS或MWS等软件进行全尺寸仿真,仿真中最佳频带以驻波比为1.1以下为佳;(5)若回损和插损性能满足,再进行功率容量分析,否则转入(2)、(3)、(4);(6)加工制造;(7)调试与测试;(8)环境试验和可靠性试验。4、设计实例根据实际需求,设计一款体积
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