一种基于磁性金属表面的波导匹配负载制造技术

本发明专利技术公开了一种基于磁性金属表面的波导匹配负载，属于毫米波器件技术领域，包括作为输入端口的标准矩形波导，作为短路终端的H面减高矩形波导，以及位于标准矩形波导与H面减高矩形波导之间的H面高度逐渐减小的波导阻抗变换器；波导匹配负载的波导表面为磁性金属。本发明专利技术利用波导表面的高磁导率的磁性金属，实现超宽频带内的高电磁衰减；将波导进行H面减高处理，进一步增加波导损耗，有助于缩短路径长度，减小整体尺寸；通过设置H面高度逐渐减小的波导阻抗变换器，降低波导反射，实现电磁波的完美吸收；本发明专利技术具有设计简单、宽带匹配、吸收率高、频率拓展性好的优点。频率拓展性好的优点。频率拓展性好的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁性金属表面的波导匹配负载


[0001]本专利技术属于毫米波器件
，具体涉及一种基于磁性金属表面的波导匹配负载。

技术介绍

[0002]波导匹配负载，常用于多端口波导元件测试，作为闲置端口的波导终端；也常被用于包含波导魔T、波导耦合器等结构的波导功分器的波导系统中，作为功分器隔离端口的吸收负载。
[0003]现有的波导匹配负载大多通过在波导内部额外填充粘接多孔的吸波材料或阻性薄膜材料(如AlN薄膜)实现，其吸波性能受吸波材料的外形和组装过程影响较大，设计和制作复杂，难以实现宽带匹配和频率拓展。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中的问题，本专利技术提供了一种基于磁性金属表面的波导匹配负载，实现波导内电磁波的完美吸收，具有设计简单、宽带匹配、吸收率高、频率拓展性好的优点。
[0005]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种基于磁性金属表面的波导匹配负载，其特征在于，包括作为输入端口的标准矩形波导，作为短路终端的H面减高矩形波导，以及位于标准矩形波导与H面减高矩形波导之间的H面高度逐渐减小的波导阻抗变换器；所述波导匹配负载的波导表面为磁性金属。
[0007]进一步地，所述磁性金属的相对磁导率大于100，具体为铁、钴或镍。
[0008]进一步地，所述波导匹配负载直接采用磁性金属铣削制造，或在由金属材料铣削制造的波导表面涂镀磁性金属得到。
[0009]进一步地，所述标准矩形波导、波导阻抗变换器和H面减高矩形波导的E面高度相同。<br/>[0010]进一步地，所述标准矩形波导的截面长宽比为2:1，长度大于等于1/4波长。
[0011]进一步地，所述波导阻抗变换器为波导阶梯结构，包括多级H面高度递减的波导阶梯，波导阶梯的数量为2～6个，每一级波导阶梯的长度均为1/4波长。
[0012]进一步地，所述波导阻抗变换器的第一级波导阶梯的H面高度低于标准矩形波导，最后一级波导阶梯的H面高度高于H面减高矩形波导。
[0013]进一步地，所述H面减高矩形波导为直波导，或直波导与弯波导的组合，H面减高矩形波导的波导路径长度大于1倍波长。
[0014]进一步地，所述H面减高矩形波导的H面高度与波导路径长度成正比，与所述波导阻抗变换器的阶梯数成反比，即所述H面减高波导的H面高度越小，所需波导路径长度越短，所需阻抗变换器的阶梯数越多。
[0015]本专利技术的有益效果为：
[0016]本专利技术提出了一种基于磁性金属表面的波导匹配负载，利用波导表面的高磁导率的磁性金属，实现超宽频带内的高电磁衰减；将波导进行H面减高处理，进一步增加波导损耗，有助于缩短路径长度，减小整体尺寸；通过设置H面高度逐渐减小的波导阻抗变换器，降低波导反射，实现电磁波的完美吸收；本专利技术具有设计简单、宽带匹配、吸收率高、频率拓展性好的优点。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例1提供的基于磁性金属表面的波导匹配负载的波导结构三维图；
[0018]图2为本专利技术实施例1提供的基于磁性金属表面的波导匹配负载的俯视图；
[0019]图3为本专利技术实施例1提供的基于磁性金属表面的波导匹配负载被从H面波导中心剖分的内部视图；
[0020]图4为本专利技术实施例1提供的基于磁性金属表面的波导匹配负载在160～280GHz频率下仿真的反射系数S
11
；
[0021]图5为本专利技术实施例2提供的基于非磁性金属表面的波导终端在160～280GHz频率下仿真的反射系数S
11
；
[0022]图6为本专利技术实施例1提供的基于磁性金属表面的波导匹配负载被安置在具有标准波导口的波导法兰模块中的三维结构图；
[0023]附图中各标记的说明如下：
[0024]1：标准矩形波导；2：波导阻抗变换器；3：H面减高矩形波导；201：波导电路模块；202：标准矩形波导电路；203：基于磁性金属表面的波导匹配负载。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图与实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]实施例1
[0027]本实施例提供了一种覆盖整个WR
‑
4波导频段(170～260GHz)的基于磁性金属表面的波导匹配负载，结构如图1～3所示，包括依次连接的标准矩形波导1，H面高度逐渐减小的波导阻抗变换器2，以及H面减高矩形波导3；其中，标准矩形波导1作为输入端口，H面减高矩形波导3作为短路终端。
[0028]所述波导匹配负载203的波导表面为高磁导率的镍磁性金属，电导率为1.45
×
107S/m，相对磁导率为600。
[0029]所述波导匹配负载203的制备方法为：先从波导H面中心进行分裂，以黄铜为原料进行数控铣削制造，最后将镍磁性金属电镀至铜波导的表面得到。
[0030]所述标准矩形波导1、波导阻抗变换器2和H面减高矩形波导3的E面高度相同，均为1.092mm。
[0031]所述标准矩形波导1的截面尺寸为E面高度
×
H面高度＝1.092
×
0.546mm，长度为0.42mm。
[0032]所述波导阻抗变换器2为波导阶梯结构，包括4级H面高度递减的波导阶梯，每一级波导阶梯的长度均为0.42mm，H面高度依次为0.466mm，0.31mm，0.178mm，0.113mm。
[0033]所述H面减高矩形波导3为直波导，H面高度为0.1mm，波导长度为3mm。
[0034]本实施例提供的波导匹配负载203的所有垂直于剖面的内直角均倒0.1mm半径的圆角，以适应数控铣削工艺。
[0035]实施例2
[0036]本实施例提供了一种覆盖整个WR
‑
4波导频段(170～260GHz)的基于非磁性金属表面的波导终端，与实施例1相比，区别仅在于：将波导表面的电镀金属由镍磁性金属更换为金非磁性金属，金的导电率为4.1
×
107S/m，相对磁导率为1。其他结构和尺寸与实施例1完全相同。
[0037]根据微波技术基础，可知矩形波导的导体损耗α为
[0038][0039]其中，R
s
为导体表面电阻率，f为电磁波的频率，μ为导体的磁导率，σ为电导率，a为矩形波导E面高度，b为矩形波导H面高度，λ为工作波长，λ
c
为截止波长。
[0040]对于矩形波导主模TE
10
模式，存在λ
c
＝2a。因此，矩形波导中电磁波的损耗α随导体的磁导率μ的增加而增大，随电导率σ和矩形波导H面高度b的增加而减小。常用的低损耗波导为非磁性的高导电率的金属波导(如实施例2)，相对磁导率为1；当波导金属被替换为高磁导率的磁性金属(如实施例1)时，如金属镍的相对磁导率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磁性金属表面的波导匹配负载，其特征在于，包括作为输入端口的标准矩形波导，作为短路终端的H面减高矩形波导，以及位于标准矩形波导与H面减高矩形波导之间的H面高度逐渐减小的波导阻抗变换器；所述波导匹配负载的波导表面为磁性金属。2.根据权利要求1所述基于磁性金属表面的波导匹配负载，其特征在于，所述磁性金属的相对磁导率大于100，具体为铁、钴或镍。3.根据权利要求1所述基于磁性金属表面的波导匹配负载，其特征在于，所述波导匹配负载直接采用磁性金属铣削制造，或在由金属材料铣削制造的波导表面涂镀磁性金属得...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，张博，刘广儒，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：