Design and Fabrication of a 2-Axis Waveguide Rotary Joint for a Millimeter-wave (Ka-Band) Multi-Mode Seeker with Low VSWR and Insertion Loss

In this study, a Ka-band waveguide rotary joint that can be applied to a millimeter-wave seeker is designed and fabricated. The proposed rotary joint maintains a low standing-wave ratio and low-loss characteristics, and has two rotary axes designed to enable azimuth and elevation rotation. The rotary joint is designed as a ridge-waveguide-type mode converter and a ${\lambda}/4$ choke structure to match the electromagnetic wave propagation mode between the spherical and circular waveguides. A performance test using a network analyzer and a high-power transmitter to assess vibration and shock were conducted. Results showed that the rotary joint had a very low standing-wave ratio of less than the maximum of 1.19:1 and an insertion loss of less than 0.80 dB at $F_C{\pm}500MHz$.

낮은 정재파비와 삽입손실을 갖는 밀리미터파(Ka 밴드) 복합모드 탐색기용 2-축 도파관 로터리 조인트 설계 및 제작

본 논문에서는 밀리미터파 탐색기에 적용 가능한 Ka-대역 도파관 로터리조인트를 설계 및 제작하였다. 제안된 로터리 조인트는 낮은 정재파 비와 저손실 특성을 유지하며, 방위각과 고각 회전이 가능하도록 하는 두 개의 회전축으로 설계되어 있다. 또한 구형 도파관과 원형 도파관 사이에 전파 모드를 정합하기 위한 리지 도파관 형태의 모드 변환기와 ${\lambda}/4$ 길이의 초크 구조로 로터리 조인트를 설계하였다. 제작된 로터리 조인트의 성능은 회로망 분석기와 고출력 송신기를 이용하여 확인하였으며, 진동/충격 시험을 통해 신뢰성 검사를 수행하였다. 그 결과, 중심 주파수$(F_C){\pm}500MHz$의 대역에서 최대 정재파비 1.19 : 1 이하, 삽입손실 0.80 dB 이하의 우수한 특성을 갖는 것을 확인하였다.