[发明专利]适用于螺旋线行波管的宽带大功率输能结构

说明书

本发明公开了一种适用于螺旋线行波管的宽带大功率输能结构，输入同轴线与匹配段同轴线连接，匹配段同轴线的外导体连接渐变双脊波导的外壳，内导体自渐变双脊波导的中点伸入渐变双脊波导内腔一段长度形成同轴线探针，过渡矩形导体位于渐变双脊波导中顶部脊棱与后腔匹配脊棱之间，同轴线探针连接过渡矩形导体，过滤矩形导体另一端和阻抗变换脊棱连接，阻抗变换脊棱用于实现过渡矩形导体和WRD650双脊波导脊棱间的模式变换，渐变双脊波导另一端和WRD650双脊波导连接，在WRD650双脊波导中插入方形介质窗片。本发明适合螺旋线行波管的宽带、大功率输出。

技术领域

本发明属于微波电真空技术领域，更为具体地讲，涉及一种适用于螺旋线行波管的宽带大功率输能结构。

背景技术

微波电真空器件输能结构是微波电子器件如行波管、速调管、返波管、磁控管等中的一个重要组成部分，它不仅能够保证信号的顺利传输，还能起到密封的效果，使得管内处于一种电真空环境中而正常工作。通常情况下，微波结构性能的好坏直接制约着电真空微波器件的输出性能，比如输能结构的带宽、承受功率以及微波窗的气密性等因素。在宽频带的电真空器件中，就需要输能结构在较宽的工作频带范围内有良好的微波传输特性，保证微波信号的在较小的反射下顺利传输；而对于宽频带、大功率电真空器件来说，就不仅需要输能结构满足宽带宽范围内反射小，传输性能优良的要求，还需要输能结构能够满足大功率传输，在大功率工作的情况下不会出现电压击穿，窗片破裂等情况。

螺旋线行波管是微波电真空器件家族中最重要的一种电真空器件，其宽频带、高增益、高功率等特点被广泛运用于各类军事电子技术，特别是雷达、电子对抗、卫星通信方面领域。随着各国军事电子技术和国防装备的不断向前发展，要求螺旋线行波管能够在更高的频率、更宽的带宽、更好的稳定性获得更高的输出功率以满足军事装备部件的小型化，灵活机动性，减少能耗等需求。因此宽频带、大功率的螺旋线行波管在国防军事，卫星通信，电子对抗等领域扮演者越来越重要的角色。而制约螺旋线行波管朝着宽频带、大功率方向发展的一个重要的因素就是输能结构的设计。相比于其他的电真空器件来说，螺旋线行波管在慢波电路结构较为复杂，另外为了满足宽频带的要求，需要慢波结构的归一化色散曲线较为平坦，以保证使行波管能在较宽的频带范围较好地进行电压同步，往往需要各种金属翼片加载，甚至进行跳变、渐变的方式，使得行波管的结构更加复杂。这也给宽频带行波管的输能结构设计带来了不小的挑战。受限于螺旋线行波管结构的复杂性，通常只能通过一段同轴线和螺旋线慢波结构进行连接，然后再通过同轴线与微波窗片进行渐变匹配输出。同轴线怎么过渡和窗片进行连接，以及该选择怎样的窗片不仅能保证宽频带、大功率的性能要求，还要加工工艺简单，可靠性强一直是宽带大功率螺旋线行波管设计者的难题。

适用于螺旋线行波管的微波窗主要有盒型窗、同轴窗、圆波导窗等。同轴窗和同轴线进行渐变匹配往往是最好的选择，但由于大功率的要求，往往在功率容量和加工工艺方面不能满足要求；盒型窗也是使用在螺旋行波管中较为广泛的一种结构，但是往往盒型窗只能工作在中心频率的20％较窄的频带范围内，适用范围较小。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于螺旋线行波管的宽带大功率输能结构，适合螺旋线行波管的宽带、大功率输出。

为实现上述发明目的，本发明适用于螺旋线行波管的宽带大功率输能结构包括输入同轴线、匹配段同轴线、同轴线探针、渐变双脊波导、过渡矩形导体、WRD650双脊波导和方形介质窗片，其中：

输入同轴线与匹配段同轴线连接，输入同轴线和匹配段同轴线的内外导体之间填充空气介质，输入同轴线和匹配段同轴线的内导体尺寸相同，匹配段同轴线的外导体半径小于输入同轴线的外导体半径；

匹配段同轴线另一端的外导体连接渐变双脊波导的外壳，内导体自渐变双脊波导的中点伸入渐变双脊波导内腔一段长度，形成同轴线探针；