矩形波导管，铜质波导管

波导是雷达系统的关键组件。随着5G技术的快速发展，特别是从微波到毫米波再到6G太赫兹频段，E侧和H侧多角度圆弧弯波导将面临越来越高的精度要求。本文简要介绍了E面和H面多角度圆弧弯波导的形成过程，对精密弯管机和弯管机提出了新的要求，并以此作为出发点。

雷达馈电网络中存在大量的弯曲波导，弯曲波导的加工质量直接影响雷达系统的性能指标。弯曲波导、扭曲波导、过渡波导的传统加工方法主要有雕刻法、刚性芯轴法、柔性芯轴法、内部填充法等。上述加工方法普遍存在加工效率低、成品率低、波导弯曲部分截面控制精度低、芯轴装卸困难、弯曲设备及机构通用性差等缺点。因此，迫切需要研究一系列弯曲波导的弯曲工艺和制造的技术难点，设计制造满足弯曲波导批量生产需要的专用波导弯曲设备。

采用直接弯曲的弯曲波导代替弯头焊接，大大简化了加工工艺，缩短了生产周期，降低了生产成本，提高了系统可靠性。因此，研究串联波导的成型和加工技术，开发专用波导自动弯曲设备，对于弯曲波导的生产具有重要的意义和价值。

E面和H面多角度圆弧曲线波导波导弯曲要求波导是雷达系统、北斗卫星及地面接收站、5G基站、6G基站、铁路交通信号传输系统的核心组成部分。为了使产品能够正常工作，波导产品内腔的精度非常高，因此弯曲波导的加工质量将直接影响信号传输系统的性能指标。弯曲波导不仅会改变横截面形状，还会改变壁厚。当弯曲管道时，内部的压力会增加壁厚并增加宽度，而外部的张力会减少壁厚并减少侧宽。因此，在波导弯曲成型加工设备中，需要严格控制加工过程中的截面畸变，减少内腔尺寸的变形。

矩形E 平面弯曲波导矩形E 平面（仰角）弯曲波导由管壁尺寸方向定义。换句话说，垂直于窄壁的弯曲平面是E面弯曲。 E平面（通常是E（窄壁）平面）由电气性能角定义。指与电场方向平行的图案横截面（窄平面），如图1所示。

图1 E面弧形弯曲波导

矩形H面（水平）弯曲波导矩形H面（水平）弯曲波导是从管壁尺寸方向定义的，即垂直于宽壁的弯曲面为H面，定义为根据电气性能角度。马苏。通常指H面（宽边）。平行于磁场方向的图案横截面（宽平面）如图2 所示。

图2 H面圆弧弯波导产品图

图3所示为E侧和H侧多角度圆弧弯曲波导。 E侧弯曲波导和H侧弯曲波导的制造成本和加工难度相对较低，通常可以组合使用。进给系统。然而，增加法兰连接数量会影响波导的电气性能，同时也会增加法兰精密加工和焊接的制造成本。这就产生了对E平面和H平面的多角度弧形弯曲波导的需求，其中电气性能要求和成本控制变得越来越重要，特别是对于大规模5G和6G应用。波导已经出现，并且越来越受到业界的青睐。

图3 简单（左）和复杂（右）E面和H面多角度弧形弯曲波导产品制作完成，弯曲波导产品外观虽然符合设计要求，但并不一定符合设计有要求，并不代表有。这是合格产品。这是因为产品不仅需要进行机械性能测试，还需要使用网络分析仪等相关设备来检测产品的电磁性能。因此，在产品中安装网络分析仪等相关设备来检测产品的电磁特性。图4显示了使用网络分析仪对该产品进行的性能测试及结果。

图4 E侧、H侧多角度圆弧弯波导产品网络分析仪检验图从图中可知，该波导产品的频率范围为8.2GHz至12.4GHz，驻波比VSWR小于1.1525，其中低于设计值VSWR 1.2 的要求。这表明该产品的电磁性能比较接近理想条件下的值，也满足电气品质因数要求。

E面和H面多角度圆弧弯曲波导设计弯曲波导仿真设计由于雷达馈电系统的硬波导线路是固定的，要设计多个弯曲空间波导，弯曲波导需要电磁仿真来保证为了提高电性能参数，需要尽可能优化弯曲波导的机械加工性能，使其更容易加工，加工后的产品将接近设计理论值，更容易加工制造弯曲波导，降低成本。下面是使用具有BJ400 波导四个弯曲的空间尺寸波导的仿真设计。从图5中E、H平面的多角度圆弧弯波导产品图和图6中的产品图仿真结果可以看出，BJ400(5.69mm x 2.845mm)波导边缘圆角r=0.3mm 。E面、H面弯曲圆角均为R=19mm。若波导延伸长度为500mm，则在上述E面、H面上将波导弯曲四次。频率范围为32.9GHz50.1GHz GHz，驻波比VSWR1.03。满足设计、加工要求。

图5 E侧、H侧多角度圆弧弯波导产品图

图6 E面、H面多角度圆弧弯波导产品仿真图

E面或H面的多边形圆弧弯曲波导加工如果需要进行波导弯曲加工，可以进行E面或H面的弯曲波导加工。弯曲半径R和弯曲角度可以设定为任意值。一般来说，90弯曲应用广泛，主要是基于其设计结构。高精度弯头的技术要求如下： (1)折弯后截面尺寸公差一般在0.05以内。 (2)波导内表面应光滑、无划痕、皱纹等。 (3)半径R准确，提供最小弯曲半径。 (4)提高生产率，降低成本。

弯曲波导加工的填充材料为了保证弯曲波导的内部尺寸，在弯曲之前需要在波导内填充填充材料。目前，填充材料主要有三种类型： (1)低熔点合金。铋、锡和铅的合金，熔化温度为92C。 (2)弹簧钢板。通常选用弹性好的65Mn冷轧钢带，厚度一般为0.2~0.3mm。 (3)柔性心轴。也称为链轴。

常用的弯曲方法有四种。 (1)弯曲成形法。这是目前最常用的加工方法，利用凸凹模对波导进行弯曲成型。由于弯曲半径和弯曲角度的不同，需要制造不同的冲头和凹模，这些通常称为专用成形弯曲模具。此外，我们还有通用弯曲模具。 (2)滚压弯曲法。波导填充填料后，一端压在模具（相当于冲头）上，另一端沿模具的弯曲部分弯曲，用压板或滚轮使这一端沿模具旋转。该方法适用于新产品的测试阶段，模具简单，周期短，但弯曲波导精度低，易产生皱纹。 (3)延伸弯曲法。这种方法与滚弯法非常相似，模具也几乎相同，但主要区别在于波导装有柔性心轴而不是弹簧钢板。 (4)雕刻、弯曲方法。这种方法一般称为弯曲，需要专用的弯曲机。波导中没有填充物，波导的长度没有限制。非常适合雷达馈线中的弯曲波导，但弯曲半径较大。弯曲半径的尺寸精度高度依赖于操作者的冲床进给控制，难以确保稳定的质量。

加工设备展望：弯曲波导生产现状随着通信领域技术的不断发展，对复杂E面、H面多角度圆弧弯曲波导的需求量越来越大，生产周期也越来越长。这是可能的。而且，它还在不断变长。目前，一系列卫星用弯曲波导的生产周期至少需要三个月，大大超过了行业的研发速度。同时，依靠手工整体制造，如精密机械加工、先进焊接机、先进钳工等，不仅效率低下，而且报废率非常高，导致整体式挠性导轨、波道器件成本较高。这不仅影响了波导器件在先进领域的应用，也阻碍了波导器件在基础设施建设中的大规模应用。因此，需要开发新的生产工艺和先进的生产设备，以满足复杂的生产需求。

曲面波导的多规格性在高度发达和商业化的今天，形状规则、小型的波导产品已经不能满足市场需求，市场产品越来越个性化、定制化，倾向于加大开发和生产能力对企业提出了更高的要求，这对市场产生了负面影响。弯曲波导根据弯曲方向分为E面和H面，标准扭转角度为30、45、60、90，也有将这些角度组合起来的弯曲波导。整个H侧多角度圆弧弯波导多样且复杂。

弯曲波导的前景由于它是广泛应用于毫米波通信、太赫兹通信、卫星、雷达等领域的电子元件，因此必须考虑通信和互联网领域所需的大规模生产和低成本生产方法。需要这样做。同时，为保证多样化产品加工的质量和生产周期，应考虑具有高适用性、高柔性、高精度、高稳定性的折弯机床。

结论综上所述，复杂E面和H面多角度弯弧波导具有加工精度要求高、结构复杂的特点。目前主流是由熟练人员进行小批量手工生产，但存在以下局限性。 (1)生产周期长。 (2)产品均匀度低。 (3)生产过程废品率高。 (4)制造成本高。 (5)生产效率阻碍工业产品开发进程。 （六）产品市场适应性差的； (7)制造成本高影响波导产品在更多领域的开发和应用。因此，结合市场生产实际，需要开发一种高精度、高稳定性、能适应不同角度调节的复杂E面、H面多角度圆弧弯曲波导自动弯管机。是一件紧急的事情。微波器件制造中的“瓶颈”问题，为弯曲波导的量产奠定了良好的基础。

—— 《钣金与制作》 摘自2020年第9期