一种新型大动态高分辨率毫米波可调衰减器及其工作方法与流程

1.本发明属于测试技术领域，具体涉及一种新型大动态高分辨率毫米波可调衰减器及其工作方法。


背景技术：

2.衰减器是一种常用的测试部件，具有吸收微波能量，衰减微波信号能力的作用。衰减器一般分固定衰减器和可调衰减器。可调衰减器又分同轴步进可调衰减器和波导可调衰减器。目前波导可调衰减器是通过手动调节旋钮，通过螺旋传动的方式实现衰减片的移动，控制衰减片伸入波导腔的位置，从而实现衰减量的调节，其缺点是衰减范围不够大，衰减精度不够高。还有一种手动旋转衰减器，能够实现大范围衰减，但是当衰减量较大时，一个衰减片的调节分辨率较低。若想实现大动态高分辨率调节，调节机械装置就需要非常精密，成本就会增加。
3.衰减器是测试中必不可少的部件，主要用于调节微波通路中的信号功率，一方面可以调节输入设备的信号功率，保护设备正常工作；一方面可以调节输出设备的信号工作，提高负载匹配效果。与本发明相近的可以实现调节衰减量的衰减器是手动波导可调衰减器。
4.手动波导可调衰减器的技术方案，如图1所示，通过手动调节旋钮，带动衰减片上下移动，进而控制衰减片伸入波导腔体的位置。衰减片伸入波导腔体的位置不同，导致衰减片整体伸入腔体的面积不同。衰减片伸入越深，面积越大，整个衰减器的衰减量就越大；衰减片伸入越浅，面积越小，整个衰减器的衰减量就越小。因此通过手动旋钮，带动衰减片上下移动就能够实现衰减量的可调节。一般这种衰减器的衰减范围在30-40db，衰减精度
±
5db。
5.旋转可调衰减器的技术方案，如图2所示，通过中间旋转衰减片的调节，可以使它与两边固定的衰减片之间形成一定夹角。此时，微波通过时，旋转衰减片吸收电场切向分量，从而吸收微波能量，最终实现对微波能量的可调衰减。
6.现有技术的缺点是：
7.在衰减范围要求100db以上，衰减分辨率还要求0.1db的场景下，要求角度分辨率要小于0.0001
°
，现有的技术方案衰减范围和分辨率均达不到要求。


技术实现要素：

8.针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种新型大动态高分辨率毫米波可调衰减器及其工作方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
9.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
10.一种新型大动态高分辨率毫米波可调衰减器，包括固定波导组件和多级旋转波导组件；
11.固定波导组件包括第一标准波导法兰、第二标准波导法兰、第一方圆变换波导、第
二方圆变换波导、第一固定衰减片和第二固定衰减片；第一标准波导法兰与第一方圆变换波导是一体成型结构，第二标准波导法兰与第二方圆变换波导是一体成型结构，第一固定衰减片置于第一方圆变换波导的内部，第二固定衰减片置于第二方圆变换波导的内部；第一标准波导法兰、第一方圆变换波导分布在多级旋转波导组件的一边，第二标准波导法兰、第二方圆变换波导分布在多级旋转波导组件的另一边；
12.多级旋转波导组件包括多个旋转圆波导和多个固定到圆波导内部的旋转衰减片；每个旋转衰减片置于对应的旋转圆波导的内部，并和对应的旋转圆波导固定在一起，旋转圆波导旋转的时候，带动对应的旋转衰减片一起旋转。
13.优选地，第一标准波导法兰和第二标准波导法兰的接口均为标准矩形波导口，被配置为用于将电磁波引入衰减器，并将衰减后的电磁波引出；
14.第一方圆变换波导和第二方圆变换波导，被配置为用于将电磁波进行相应的模式转化，从而对其进行极化衰减；
15.第一固定衰减片和第二固定衰减片，被配置为用于引导电磁波传输并对切向电场分量进行吸收。
16.优选地，第一方圆变换波导和第二方圆变换波导均为矩形波导-圆波导；微波信号从矩形波导口输入输出。
17.优选地，多级旋转波导组件能够轴向旋转。
18.优选地，旋转衰减片，被配置为用于吸收微波的部分能量，完成对微波的衰减。
19.优选地，每组旋转衰减片与其对应的旋转圆波导之间的旋转互不影响，均能够转动到任意角度。
20.优选地，多级旋转波导组件包括三个旋转圆波导和三个固定到圆波导内部的旋转衰减片；
21.三个旋转圆波导分别为第一旋转圆波导、第二旋转圆波导、第三旋转圆波导；
22.三个固定到圆波导内部的旋转衰减片分别为第一旋转衰减片、第二旋转衰减片、第三旋转衰减片；
23.第一旋转衰减片置于第一旋转圆波导的内部，并和第一旋转圆波导固定在一起；同理第二旋转衰减片置于第二旋转圆波导的内部，第二旋转衰减片和第二旋转圆波导固定在一起；第三旋转衰减片置于第三旋转圆波导的内部，第三旋转衰减片和第三旋转圆波导固定在一起；
24.第一旋转圆波导、第二旋转圆波导、第三旋转圆波导在旋转的时候，分别带动第一旋转衰减片、第二旋转衰减片、第三旋转衰减片一起旋转。
25.此外，本发明还提到一种新型大动态高分辨率毫米波可调衰减器的工作方法，采用如上所述的一种新型大动态高分辨率毫米波可调衰减器，具体包括如下步骤：
26.步骤1：当固定衰减片和多个旋转衰减片在同一平面时，微波能够顺利通过，此时为衰减器的直通状态，衰减量为0；
27.步骤2：当多个旋转衰减片旋转到不同位置时，固定衰减片和多个旋转衰减片之间形成一定夹角，此时，微波通过时，多个旋转衰减片吸收电场切向分量，从而吸收微波能量，最终实现对微波能量的可调衰减。
28.本发明所带来的有益技术效果：
29.本发明采用多个衰减片，大大提高了衰减器的衰减范围；采用多个衰减片，在同样的传动装置条件下，大大提高了衰减分辨率。
附图说明
30.图1为手动波导可调衰减器示意图；
31.图2为旋转可调衰减器示意图；
32.图3为整体结构组成示意图；
33.图4为固定波导组件的结构示意图；
34.图5为多级旋转波导组件的结构示意图；
35.其中，1-第一标准波导法兰；2-第二标准波导法兰；3-第一方圆变换波导；4-第二方圆变换波导；5-第一固定衰减片；6-第二固定衰减片；7-第一旋转圆波导；8-第二旋转圆波导；9-第三旋转圆波导；10-第一旋转衰减片；11-第二旋转衰减片；12-第三旋转衰减片。
具体实施方式
36.下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
37.如图3所示，一种新型大动态高分辨率毫米波可调衰减器，包括固定波导组件和多级旋转波导组件；多级旋转波导组件能够轴向旋转。
38.如图4所示，固定波导组件包括第一标准波导法兰1、第二标准波导法兰2、第一方圆变换波导3、第二方圆变换波导4、第一固定衰减片5和第二固定衰减片6；第一标准波导法兰1与第一方圆变换波导3是一体成型结构，第二标准波导法兰2与第二方圆变换波导4是一体成型结构，第一固定衰减片5置于第一方圆变换波导3的内部，第二固定衰减片6置于第二方圆变换波导4的内部；第一标准波导法兰1、第一方圆变换波导3分布在多级旋转波导组件的一边，第二标准波导法兰2、第二方圆变换波导4分布在多级旋转波导组件的另一边。
39.第一标准波导法兰1和第二标准波导法兰2的接口均为标准矩形波导口，用于将电磁波引入衰减器，并将衰减后的电磁波引出。
40.第一方圆变换波导3和第二方圆变换波导4，用于将电磁波进行相应的模式转化，从而对其进行极化衰减。
41.第一固定衰减片5和第二固定衰减片6，用于引导电磁波传输并对切向电场分量进行吸收。
42.第一方圆变换波导3和第二方圆变换波导4均为矩形波导-圆波导；微波信号从矩形波导口输入输出。
43.如图5所示，多级旋转波导组件由第一旋转圆波导7、第二旋转圆波导8、第三旋转圆波导9和固定到圆波导内部的第一旋转衰减片10、第二旋转衰减片11、第三旋转衰减片12组成；第一旋转衰减片10是从圆波导中心位置插入到第一旋转圆波导7里，并和第一旋转圆波导7固定在一起，同理第二旋转衰减片11和第二旋转圆波导8固定在一起，第三旋转衰减片12和第三旋转圆波导9固定在一起。第一旋转圆波导7、第二旋转圆波导8、第三旋转圆波导9在旋转的时候，带动第一旋转衰减片10、第二旋转衰减片11、第三旋转衰减片12一起旋转。第一旋转圆波导7和第一旋转衰减片10、第二旋转圆波导8和第二旋转衰减片11、第三旋转圆波导9和第三旋转衰减片12之间旋转是相互不影响的，他们三个组件可以转动到任意
角度。在这个组件中发挥主要作用的是第一旋转衰减片10、第二旋转衰减片11、第三旋转衰减片12，微波的部分能量由第一旋转衰减片10、第二旋转衰减片11、第三旋转衰减片12吸收，从而完成对微波的衰减。
44.工作原理说明
45.当第一固定衰减片5和第二固定衰减片6与第一旋转衰减片10、第二旋转衰减片11、第三旋转衰减片12在同一平面时，微波能够顺利通过，此时为衰减器的直通状态，衰减量为0。
46.当第一旋转衰减片10、第二旋转衰减片11、第三旋转衰减片12旋转到不同位置时，第一固定衰减片5和第二固定衰减片6分别与第一旋转衰减片10、第二旋转衰减片11、第三旋转衰减片12间形成一定夹角。此时，微波通过时，第一旋转衰减片10、第二旋转衰减片11、第三旋转衰减片12吸收电场切向分量，从而吸收微波能量，最终实现对微波能量的可调衰减。
47.通过理论分析，此时衰减量可以描述为：l＝-20log|cosθ1cos(θ
1-θ2)cos(θ
2-θ3)
……
cos(θ
n-1-θn)cos(θn)|(db)。其中l表示衰减量，单位是db。θn表示第n个旋转衰减片的旋转角度。
48.以三个旋转衰减片(即本发明所示案例)为例，衰减100db时，每个衰减片衰减33.3db，此时分辨率0.1db时，角度分辨率小于0.05
°
即可，这样就大大降低了对电机和传动机构的要求，因此也就变相提高了衰减器的衰减分辨率。若每个衰减片衰减40db时，整体衰减量可达120db，能大大提高衰减器的衰减范围，因此也就提高了衰减器的衰减范围。
49.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种新型大动态高分辨率毫米波可调衰减器，其特征在于：包括固定波导组件和多级旋转波导组件；固定波导组件包括第一标准波导法兰、第二标准波导法兰、第一方圆变换波导、第二方圆变换波导、第一固定衰减片和第二固定衰减片；第一标准波导法兰与第一方圆变换波导是一体成型结构，第二标准波导法兰与第二方圆变换波导是一体成型结构，第一固定衰减片置于第一方圆变换波导的内部，第二固定衰减片置于第二方圆变换波导的内部；第一标准波导法兰、第一方圆变换波导分布在多级旋转波导组件的一边，第二标准波导法兰、第二方圆变换波导分布在多级旋转波导组件的另一边；多级旋转波导组件包括多个旋转圆波导和多个固定到圆波导内部的旋转衰减片；每个旋转衰减片置于对应的旋转圆波导的内部，并和对应的旋转圆波导固定在一起，旋转圆波导旋转的时候，带动对应的旋转衰减片一起旋转。2.根据权利要求1所述的新型大动态高分辨率毫米波可调衰减器，其特征在于：第一标准波导法兰和第二标准波导法兰的接口均为标准矩形波导口，被配置为用于将电磁波引入衰减器，并将衰减后的电磁波引出；第一方圆变换波导和第二方圆变换波导，被配置为用于将电磁波进行相应的模式转化，从而对其进行极化衰减；第一固定衰减片和第二固定衰减片，被配置为用于引导电磁波传输并对切向电场分量进行吸收。3.根据权利要求2所述的新型大动态高分辨率毫米波可调衰减器，其特征在于：第一方圆变换波导和第二方圆变换波导均为矩形波导-圆波导；微波信号从矩形波导口输入输出。4.根据权利要求1所述的新型大动态高分辨率毫米波可调衰减器，其特征在于：多级旋转波导组件能够轴向旋转。5.根据权利要求1所述的新型大动态高分辨率毫米波可调衰减器，其特征在于：旋转衰减片，被配置为用于吸收微波的部分能量，完成对微波的衰减。6.根据权利要求1所述的新型大动态高分辨率毫米波可调衰减器，其特征在于：每组旋转衰减片与其对应的旋转圆波导之间的旋转互不影响，均能够转动到任意角度。7.根据权利要求1所述的新型大动态高分辨率毫米波可调衰减器，其特征在于：多级旋转波导组件包括三个旋转圆波导和三个固定到圆波导内部的旋转衰减片；三个旋转圆波导分别为第一旋转圆波导、第二旋转圆波导、第三旋转圆波导；三个固定到圆波导内部的旋转衰减片分别为第一旋转衰减片、第二旋转衰减片、第三旋转衰减片；第一旋转衰减片置于第一旋转圆波导的内部，并和第一旋转圆波导固定在一起；同理第二旋转衰减片置于第二旋转圆波导的内部，第二旋转衰减片和第二旋转圆波导固定在一起；第三旋转衰减片置于第三旋转圆波导的内部，第三旋转衰减片和第三旋转圆波导固定在一起；第一旋转圆波导、第二旋转圆波导、第三旋转圆波导在旋转的时候，分别带动第一旋转衰减片、第二旋转衰减片、第三旋转衰减片一起旋转。8.一种新型大动态高分辨率毫米波可调衰减器的工作方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的一种新型大动态高分辨率毫米波可调衰减器，具体包括如下步骤：
步骤1：当固定衰减片和多个旋转衰减片在同一平面时，微波能够顺利通过，此时为衰减器的直通状态，衰减量为0；步骤2：当多个旋转衰减片旋转到不同位置时，固定衰减片和多个旋转衰减片之间形成一定夹角，此时，微波通过时，多个旋转衰减片吸收电场切向分量，从而吸收微波能量，最终实现对微波能量的可调衰减。

技术总结
本发明公开了一种新型大动态高分辨率毫米波可调衰减器及其工作方法，属于测试技术领域；包括固定波导组件和多级旋转波导组件；本发明固定波导组件包括第一标准波导法兰、第二标准波导法兰、第一方圆变换波导、第二方圆变换波导、第一固定衰减片和第二固定衰减片；多级旋转波导组件包括多个旋转圆波导和多个固定到圆波导内部的旋转衰减片；每个旋转衰减片置于对应的旋转圆波导的内部，并和对应的旋转圆波导固定在一起，旋转圆波导旋转的时候，带动对应的旋转衰减片一起旋转。本发明采用多个衰减片，大大提高了衰减器的衰减范围；采用多个衰减片，在同样的传动装置条件下，大大提高了衰减分辨率。了衰减分辨率。了衰减分辨率。


技术研发人员：石先宝 张永虎 朱伟峰 姜万顺
受保护的技术使用者：中电科思仪科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/10/5