軟波導(dǎo)工作原理

軟波導(dǎo)之所以能夠提供一定的變形量，是因?yàn)檐洸▽?dǎo)本身壁厚較小，約0.1mm ～ 0.3mm，且結(jié)構(gòu)類似于許多串聯(lián)在一起的碟簧，具有較好的彎曲變形能力。軟波導(dǎo)變形時(shí)，軟波導(dǎo)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，因此軟波導(dǎo)的彎曲能力及能夠承受的彎曲次數(shù)就與使用的材料息息相關(guān)。

航天上所用的軟波導(dǎo)材料主要有以下幾種：黃銅、磷青銅( 也叫錫青銅)、鈹青銅等。國內(nèi)航天使用最多的是黃銅軟波導(dǎo)，主要用于硬波導(dǎo)之間的連接過渡。磷青銅、鈹青銅軟波導(dǎo)也有所使用，但由于其造價(jià)相對(duì)較高，應(yīng)用不如黃銅軟波導(dǎo)廣泛，這兩種軟波導(dǎo)的強(qiáng)度比黃銅軟波導(dǎo)要高，因此大多將其應(yīng)用于力學(xué)環(huán)境較為惡劣的地方，例如作為可動(dòng)部件的連接波導(dǎo) 。

軟波導(dǎo)是微波設(shè)備和饋線間起緩沖作用的傳輸線。軟波導(dǎo)內(nèi)壁呈波紋結(jié)構(gòu)，具有很好的柔軟性，能承受復(fù)雜的彎曲、拉伸和壓縮，因而被廣泛用于微波設(shè)備和饋線之間的連接。軟波導(dǎo)的電氣特性主要包括頻率范圍、駐波、衰減、平均功率、脈沖功率；物理機(jī)械性能主要包括彎曲半徑、反復(fù)彎曲半徑、波紋周期、伸縮性、充氣壓力、工作溫度等 。

軟波導(dǎo)在衛(wèi)星天線上應(yīng)用比較普遍，主要有以下兩個(gè)作用: 一是用于消除硬波導(dǎo)之間的裝配誤差；二是利用軟波導(dǎo)的可變形性，實(shí)現(xiàn)對(duì)反射器或饋源組件的指向微調(diào)。通常人們僅根據(jù)電性能的適應(yīng)性對(duì)軟波導(dǎo)進(jìn)行選取，較少考慮軟波導(dǎo)在航天器力學(xué)環(huán)境的適用性以及為適應(yīng)惡劣力學(xué)環(huán)境所需要采取的措施 。

（1）在能夠滿足電性能使用要求的情況下，盡量選用選擇截面尺寸較大的軟波導(dǎo)。

如圖1所示是4根長度相同(110mm) 截面尺寸不同的軟波導(dǎo)，在對(duì)波導(dǎo)兩端法蘭進(jìn)行約束的情況下，在相同隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)下軟波導(dǎo)的應(yīng)力分析結(jié)果，如圖2所示。從分析結(jié)果可以看出，在相同載荷情況下，軟波導(dǎo)截面尺寸相對(duì)較大的應(yīng)力較小，因此在滿足電性能的基礎(chǔ)上應(yīng)當(dāng)盡量選擇截面尺寸較大的軟波導(dǎo)。

（2）軟波導(dǎo)安裝時(shí)，盡可能使軟波導(dǎo)的寬面法線方向與存在最大位移差的方向一致。

根據(jù)軟波導(dǎo)產(chǎn)品性能參數(shù)，軟波導(dǎo)寬面和窄面的許用彎曲半徑是不同的，寬面的許用半徑要小于窄面的許用彎曲半徑，也就是說產(chǎn)生同樣曲率的情況下在寬面彎曲的情況下預(yù)應(yīng)力要小。

（3）盡可能的使軟波導(dǎo)與法蘭連接的區(qū)域保持平直，避免裝配時(shí)在與法蘭連接位置軟波導(dǎo)局部出現(xiàn)較大曲率的彎曲。

由于軟波導(dǎo)允許的彎曲半徑是一定的，曲率越大( 即彎曲半徑越小) 波導(dǎo)應(yīng)力越大，減小局部彎曲曲率就可以減少軟波導(dǎo)裝配時(shí)產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力。

（4）選擇合適長度的軟波導(dǎo)。

軟波導(dǎo)過長會(huì)導(dǎo)致波導(dǎo)懸空部分質(zhì)量較大，振動(dòng)時(shí)軟波導(dǎo)受到自身中部懸空質(zhì)量的影響，懸空質(zhì)量增加，根部應(yīng)力會(huì)增大; 但若軟波導(dǎo)過短意味著軟波導(dǎo)用于適應(yīng)變形的部分較短，容易造成軟波導(dǎo)與法蘭連接位置局部曲率過大，從而導(dǎo)致軟波導(dǎo)連接根部預(yù)應(yīng)力較大，以至受到激勵(lì)時(shí)發(fā)生斷裂 。2100433B

一種橢圓型軟波導(dǎo) ，包括橢圓軟波導(dǎo)、橢圓法蘭、以及轉(zhuǎn)換法蘭；橢圓法蘭的一端與橢圓軟波導(dǎo)連接，另一端與轉(zhuǎn)換法蘭連接；橢圓法蘭包括套管以及與套管相連接的連接板，套管靠近連接板的一側(cè)內(nèi)壁上開設(shè)有橢圓形的凹槽，橢圓軟波導(dǎo)與凹槽之間設(shè)有第二密封圈；連接板遠(yuǎn)離套管的一側(cè)開設(shè)有安裝孔，安裝孔內(nèi)通過第一固定螺栓固定連接有橢圓法蘭固定塊，橢圓法蘭固定塊與安裝孔之間設(shè)有第一密封圈；橢圓法蘭固定塊的兩側(cè)設(shè)有與橢圓軟波導(dǎo)的外波紋相匹配的通孔，通孔與橢圓軟波導(dǎo)的外波紋之間設(shè)有第三密封圈；套管遠(yuǎn)離連接板的一側(cè)與轉(zhuǎn)換法蘭通過第二固定螺栓固定連接；本實(shí)用新型增強(qiáng)了法蘭與橢圓軟波導(dǎo)之間的穩(wěn)定性以及氣密性。

【實(shí)用新型專利】

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授權(quán)公告日 2020.11.24

申請(qǐng)?zhí)?2020209852879

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Int. Cl. H01P3/127(2006.01)I;?H01P1/06(2006.01)I;?F16J15/06(2006.01)I

在微波中繼通信中，天線一般安裝在距離收發(fā)信機(jī)幾米至幾十米的天線鐵塔或房頂，饋線系統(tǒng)即為連接分路系統(tǒng)和天線之間的傳輸系統(tǒng)。饋線系統(tǒng)由饋線和波導(dǎo)器件等構(gòu)成。

饋線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上主要采用軟同軸電纜系統(tǒng)。矩形硬波導(dǎo)系統(tǒng)、橢圓軟波導(dǎo)系統(tǒng)、圓－矩硬波導(dǎo)系統(tǒng)。

對(duì)饋線系統(tǒng)的主要要求是：

① 饋線系統(tǒng)應(yīng)是電磁波的封閉系統(tǒng)，不應(yīng)有電磁波向空間輻射，也不應(yīng)受外界電磁波的影響。

② 對(duì)電波傳輸損耗小，效率高。

③ 饋線系統(tǒng)應(yīng)能承受一定的功率容量。在傳送大功率時(shí)不應(yīng)有擊穿現(xiàn)象。

④ 饋線系統(tǒng)的反射要小。

⑤ 結(jié)構(gòu)要求簡單，便于安裝維護(hù)。

當(dāng)微波頻率在3GHz以下時(shí)，常用同軸電纜作饋線。這種饋線的特點(diǎn)是可以彎曲，架設(shè)容易。當(dāng)頻率高過3GHz時(shí)，由于電纜衰耗加大，一般采用矩形波導(dǎo)或圓波導(dǎo)作饋線。由于這些波導(dǎo)是剛性結(jié)構(gòu)，其制造長度一般為2~5m，必須通過法蘭盤逐段連接起來，并須另外增加一些波導(dǎo)器件，因而安裝調(diào)整困難，機(jī)動(dòng)性差。另外由于接頭多，易造成反射、泄漏等。

目前微波頻率高于3GHz時(shí)，常用橢圓軟波導(dǎo)，在彎曲盤繞、扭轉(zhuǎn)等情況下，都保持良好的電氣特性。它的反射特性和衰耗特性均等于或優(yōu)于相應(yīng)頻率的矩形硬波導(dǎo)，而硬波導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)是不易損壞。