驱控防护组件及波导移相器

1.本发明涉及高功率微波技术领域，特别是涉及一种驱控防护组件及波导移相器。


背景技术：

2.移相器是微波技术领域中的常见器件，在多种场合具有广泛的应用，如雷达系统、卫星通信系统、电子对抗系统等。作为一种无源两端口器件，移相器的作用是使信号在两个端口间传输时产生一定的相移。目前移相器的类型主要包括波导移相器、二极管移相器、铁氧体移相器、mems移相器、铁电移相器、混合左右手移相器等。
3.波导移相器作为一种机械式移相器，通过调节机械结构实现移相功能，具有较高的功率容量和可靠性，因此这类移相器适合应用于高功率微波领域。目前常见的波导移相器有同轴插片式移相器、h桥机械波导移相器、双圆偏振移相器和宽边可调波导移相器。其中，宽边可调波导移相器由于其结构简单，机械调整量小等优点广泛应用于高功率微波相位调整。宽边可调波导移相器具有沿直线往复运动的滑块，滑块的侧面通常设置有扼流槽，通过滑块位置的变化实现移相功能。
4.基于四分之波长阻抗变化原理，扼流槽具有特定的尺寸要求，这导致滑块的体积通常较大，从而导致其驱动电机的负载增加，使得移相器的移相周期大幅增加且更易产生电机过冲等不利影响。此外，传统波导移相器通常使用驱动电机搭配丝杠完成机械驱动，难以实现相移量的快速调节。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种驱控防护组件及波导移相器，降低微波对驱动模块和控制模块正常工作的影响，同时减小驱动模块的负载，实现相移量的快速高精度调节。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.本发明公开了一种驱控防护组件，用于安装在波导移相器上，包括：
8.外壳，所述外壳内设有传动腔和控制腔；
9.驱动模块，所述驱动模块包括位于所述传动腔内的固定部分，以及穿过所述传动腔的侧壁的杆体；所述杆体沿自身轴线做平移运动；
10.安装于所述控制腔内的控制模块，所述控制模块与所述驱动模块电连接，以控制所述杆体的平移动作；
11.安装于所述传动腔内的位置传感器，所述位置传感器与所述控制模块电连接，所述位置传感器用于监测所述杆体的位置信号，并将监测结果传递至所述控制模块；
12.用于移相的第一板体，所述第一板体与所述杆体远离所述传动腔的一端固定相连；
13.其中，所述传动腔的侧壁上设有供所述杆体穿过的通孔，所述通孔的内壁上设有扼流槽。
14.优选地，所述扼流槽内安装有垫片，所述垫片在所述通孔的内壁上形成凸起。
15.优选地，所述驱动模块包括直线电机，所述直线电机的电机轴为所述杆体，所述直线电机的壳体为所述固定部分。
16.优选地，所述驱动模块还包括电机座，所述直线电机的壳体固定于所述电机座上，所述电机座固定于所述外壳上。
17.优选地，所述电机座为l形，包括第一电机垫片和第二电机垫片，所述第一电机垫片与所述第二电机垫片垂直且固定相连，所述直线电机的壳体分别与所述第一电机垫片、所述第二电机垫片固定相连。
18.优选地，所述外壳包括隔板，所述传动腔与所述控制腔通过所述隔板分隔，所述控制模块与所述驱动模块之间的连接导线、所述位置传感器与所述控制模块之间的连接导线均穿过所述隔板，所述隔板的两侧板面均设置有密封栓，所述密封栓用于对所述隔板上与所述连接导线对应的线孔进行密封。
19.优选地，所述外壳上设有接线口，所述接线口与所述控制模块电连接。
20.本发明还公开了一种波导移相器，包括上述的驱控防护组件。
21.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
22.与现有技术中滑块同时完成移相和扼流的技术方案相比，本发明中扼流功能和移相功能分别由两个部件完成，通过第一板体的移动实现移相，通过扼流侧壁实现扼流，并不需要在第一板体上设置扼流槽，第一板体的厚度不受扼流槽尺寸的限制，以便于减小第一板体的重量，从而降低了驱动模块的负载。
23.本发明的优选方案中，驱动模块包括直线电机，直线电机的电机轴为杆体，该驱动模块省略了中间传动环节，且并未采用丝杠传动方式，其占用空间更小，能量损耗更低，能够实现相移量的快速高精度调节。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明实施例驱控防护组件沿正视方向的剖视图；
26.图2为图1中扼流侧壁沿侧视方向的剖视图；
27.图3为图1中直线电机所在位置沿侧视方向的剖视图；
28.图4为本发明实施例波导移相器的扼流效果示意曲线；
29.图5为本发明实施例波导移相器为例的第一板体位移量-微波相位变化关系曲线；
30.图6为本发明实施例波导移相器完成360
°
相移的位移-时间曲线；
31.附图标记说明：1-第一板体；2-扼流侧壁；3-外壳；4-密封栓；5-驱控电路；6-接线口；7-位置传感器；8-直线电机；9-第一电机垫片；10-第二板体；11-第二电机垫片；12-隔板；13-杆体；14-第一固定螺丝；15-扼流槽；16-第二固定螺丝；17-连接导线。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，实现相移量的快速高精度调节。
33.本发明的目的是提供一种驱控防护组件及波导移相器，降低微波对驱动模块和控制模块正常工作的影响，同时减小驱动模块的负载，实现相移量的快速高精度调节。
34.本实施例中，驱控防护组件是指，同时具备驱动功能、控制功能和防电磁干扰功能的组件。为了便于理解，本实施例以宽边可调波导移相器为设计实例，对驱控防护组件进行说明。图1中，第一板体1上侧沿左右方向的通道即微波通道，第一板体1相当于一个位置可调的宽边，与第一板体1相邻的第二板体10相当于位置固定的宽边，第二板体10与外壳3通过连接板体相连，第一板体1位于两个连接板体之间。在实际应用时，该驱控防护组件的应用范围不限于宽边可调移相器，也可以应用于同轴插片式移相器、h桥机械波导移相器、双圆偏振移相器等其它类型的波导移相器。
35.参照图1～图6，本实施例提供一种驱控防护组件，用于安装在波导移相器上，包括外壳3、驱动模块、控制模块、位置传感器7和第一板体1。
36.外壳3内设有传动腔和控制腔。驱动模块包括位于传动腔内的固定部分，以及穿过传动腔的侧壁的杆体13，杆体13沿自身轴线做平移运动。本实施例中，将杆体13穿过的该侧壁称为扼流侧壁2。控制模块安装于控制腔内，控制模块与驱动模块电连接，以控制杆体13的平移动作。位置传感器7安装于传动腔内，且与控制模块电连接。位置传感器7用于监测杆体13的位置信号，并将监测结果传递至控制模块，以提高控制模块的控制精度。第一板体1用于移相，第一板体1与杆体13远离传动腔的一端固定相连。其中，扼流侧壁2上设有供杆体13穿过的通孔，通孔的内壁上设有扼流槽15，扼流槽15用于起到扼流的作用。控制模块包括驱控电路5，驱动电路分别与驱动模块、位置传感器7电连接。具体的，电连接是指通过连接导线17相连。
37.本实施例驱控防护组件的工作原理如下：
38.本实施例中，扼流槽15设置于扼流侧壁2上，因此扼流侧壁2即可实现扼流功能，并不需要在第一板体1上设置扼流槽。本实施例中，扼流功能和移相功能分别由两个部件完成，通过第一板体1的移动实现移相，通过扼流侧壁2实现扼流。因此，第一板体1的厚度不受扼流槽尺寸的限制，以便于减小第一板体1的重量，从而降低驱动模块的负载。
39.作为一种可能的示例，本实施例中，扼流槽15内安装有垫片，垫片在通孔的内壁上形成凸起。即，扼流侧壁2与杆体13的间隙为垫片与杆体13的间隙。垫片的厚度比扼流侧壁2更薄，通过对垫片的使用，在满足扼流效果的前提下，可以减少扼流侧壁2的耗材。另外，通过选择不同类型的垫片，可以适应不同直径的杆体13。
40.作为一种可能的示例，本实施例中，第一板体1与连接板体的间隙、垫片与杆体13的间隙(没有垫片时即扼流侧壁2与杆体13的间隙)均优选为不大于1mm，以尽可能地减少通过间隙的微波。
41.作为一种可能的示例，本实施例中，驱动模块包括直线电机8，直线电机8的电机轴为杆体13，直线电机8的壳体为固定部分。相比于通过丝杠和螺母传动的方式，本实施例中杆体13为直线电机8的一部分，省略了中间传动环节，其占用空间更小，能量损耗更低。
42.作为一种可能的示例，本实施例中，驱动模块还包括电机座，直线电机8的壳体固
定于电机座上，电机座固定于外壳3上。电机座的形式有多种，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。本实施例中，电机座为l形，包括第一电机垫片9和第二电机垫片11，第一电机垫片9与第二电机垫片11相互垂直且固定相连。直线电机8的壳体分别与第一电机垫片9、第二电机垫片11固定相连，以更好地定位直线电机8。
43.作为一种可能的示例，本实施例中，外壳3包括隔板12，传动腔与控制腔通过隔板12分隔，控制模块与驱动模块之间的连接导线17、位置传感器7与控制模块之间的连接导线17均穿过隔板12。隔板12的两侧板面均设置有密封栓4，密封栓4用于对隔板12上与连接导线17对应的线孔进行密封。通过密封栓4对线孔进行密封，能够降低微波对驱动模块和控制模块正常工作的影响。
44.作为一种可能的示例，本实施例中，外壳3上设有接线口6，接线口6与控制模块电连接，接线口6包括输入接口和输出接口，用于实现电流或数据的输送。
45.本实施例还提供一种波导移相器，包括上述的驱控防护组件。由于该波导移相器包括驱控防护组件，因而也具备驱控防护组件的相应优点，此处不再赘述。
46.参照图4，该图示出了本实施例波导移相器(具体为x波段波导移相器)的扼流效果。图4中，以第一板体1与第二板体10对齐时第一板体1的位置为原点，将第一板体1的移动距离设置为变量g。若满足工作频点为9.75ghz的波导移相器完成360
°
相移需要直线电机8控制第一板体1移动约11mm距离，向上移动时g为负数，向下移动时g为正数(此处的上下方向以图1为基准)。如图4所示，本实施例的波导移相器在任意相移位置均满足微波泄露量抑制在-80db以下，表现出良好的扼流效果。
47.参照图5，第一板体1移动11mm便可实现360
°
的相移。通过如图6所示的实际验证，本实施例波导移相器要完成360
°
的相位调整，第一板体1所需的位移时间为0.035s，同时精度保持在0.1mm。因此，本实施例波导移相器可以实现高速、高精度地移相。
48.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种驱控防护组件，用于安装在波导移相器上，其特征在于，包括：外壳，所述外壳内设有传动腔和控制腔；驱动模块，所述驱动模块包括位于所述传动腔内的固定部分，以及穿过所述传动腔的侧壁的杆体；所述杆体沿自身轴线做平移运动；安装于所述控制腔内的控制模块，所述控制模块与所述驱动模块电连接，以控制所述杆体的平移动作；安装于所述传动腔内的位置传感器，所述位置传感器与所述控制模块电连接，所述位置传感器用于监测所述杆体的位置信号，并将监测结果传递至所述控制模块；用于移相的第一板体，所述第一板体与所述杆体远离所述传动腔的一端固定相连；其中，所述传动腔的侧壁上设有供所述杆体穿过的通孔，所述通孔的内壁上设有扼流槽。2.根据权利要求1所述的驱控防护组件，其特征在于，所述扼流槽内安装有垫片，所述垫片在所述通孔的内壁上形成凸起。3.根据权利要求1所述的驱控防护组件，其特征在于，所述驱动模块包括直线电机，所述直线电机的电机轴为所述杆体，所述直线电机的壳体为所述固定部分。4.根据权利要求3所述的驱控防护组件，其特征在于，所述驱动模块还包括电机座，所述直线电机的壳体固定于所述电机座上，所述电机座固定于所述外壳上。5.根据权利要求4所述的驱控防护组件，其特征在于，所述电机座为l形，包括第一电机垫片和第二电机垫片，所述第一电机垫片与所述第二电机垫片垂直且固定相连，所述直线电机的壳体分别与所述第一电机垫片、所述第二电机垫片固定相连。6.根据权利要求1所述的驱控防护组件，其特征在于，所述外壳包括隔板，所述传动腔与所述控制腔通过所述隔板分隔，所述控制模块与所述驱动模块之间的连接导线、所述位置传感器与所述控制模块之间的连接导线均穿过所述隔板，所述隔板的两侧板面均设置有密封栓，所述密封栓用于对所述隔板上与所述连接导线对应的线孔进行密封。7.根据权利要求1所述的驱控防护组件，其特征在于，所述外壳上设有接线口，所述接线口与所述控制模块电连接。8.一种波导移相器，其特征在于，包括如权利要求1～7任意一项所述的驱控防护组件。

技术总结
本发明公开了一种驱控防护组件及波导移相器，驱控防护组件包括外壳、驱动模块、控制模块、位置传感器和第一板体。外壳内设有传动腔和控制腔。驱动模块包括位于传动腔内的固定部分，以及穿过传动腔的侧壁的杆体，杆体沿自身轴线做平移运动。控制模块安装于控制腔内，控制模块与驱动模块电连接，以控制杆体的平移动作。位置传感器安装于传动腔内，且与控制模块电连接，以提高控制模块的控制精度。第一板体用于移相，第一板体与杆体远离传动腔的一端固定相连。相比于现有技术，本发明能够降低微波对驱动模块和控制模块正常工作的影响，同时减小驱动模块的负载，实现相移量的快速高精度调节。节。节。


技术研发人员：李鑫 王邦继 刘庆想
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/10/5