一種緊湊型高功率微波功率分配器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高功率微波天饋技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種緊湊型的新型高功率微波功率分配器件。
【背景技術(shù)】
[0002]高功率微波技術(shù)(High Power Microwave，HPM)技術(shù)是核技術(shù)中衍生出的一門新興學(xué)科領(lǐng)域，是脈沖功率技術(shù)、相對(duì)論電真空器件、天線技術(shù)等多學(xué)科相結(jié)合的綜合學(xué)科。其中高功率微波天線的作用是將高功率微波定向發(fā)射到自由空間，在高功率微波系統(tǒng)中起到了關(guān)鍵作用。
[0003]隨著高功率微波發(fā)射技術(shù)逐漸向陣列化、緊湊化方向發(fā)展，平面結(jié)構(gòu)的天線陣列獲得了越來越多的應(yīng)用，與傳統(tǒng)高功率微波輻射喇叭不同，陣列天線需要功分網(wǎng)絡(luò)將高功率微波源產(chǎn)生的單路高功率微波分配為多路，給陣列天線中的各單元饋電，在天饋系統(tǒng)有體積限制的情況下，就要求功率分配網(wǎng)絡(luò)也盡可能體積緊湊。目前波導(dǎo)中常采用的多級(jí)I分2功分器(如E面和H面T型功分器)顯然不能滿足體積緊湊的要求，因此需要新的緊湊型功率分配器結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種緊湊型高功率微波功率分配器，為了高功率微波一路分多路的難題，發(fā)明了一種緊湊型高功率微波功率分配器，可以在很緊湊的空間內(nèi)將高功率微波器件產(chǎn)生的同軸(TEM模)高功率微波均勻地分配到4路平行的矩波導(dǎo)中(TE10模)，4個(gè)輸出端口在同一平面內(nèi)，利于給平面天線陣列中的輻射單元饋電。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種緊湊型高功率微波功率分配器，包括外筒體、設(shè)置在外筒體內(nèi)的內(nèi)筒體、與外筒體練級(jí)的端蓋板，
[0007]所述內(nèi)筒體外表面設(shè)置有四個(gè)圓桿，圓桿的另一端與外筒體的內(nèi)表面接觸，
[0008]所述內(nèi)筒體與外筒體形成同軸傳輸線，
[0009]所述外筒體的端面兩側(cè)各自設(shè)置一個(gè)矩波導(dǎo)，端面上通過法蘭連接端蓋板，端蓋板上設(shè)置有兩個(gè)矩波導(dǎo)，
[0010]端蓋板與外筒體連接的一側(cè)上設(shè)置有圓臺(tái)，圓臺(tái)與內(nèi)筒體電連接，
[0011]所述外筒體、內(nèi)筒體、端蓋板均采用導(dǎo)電材料制成。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述內(nèi)筒體的主體由兩段半徑不同的圓柱體構(gòu)成，內(nèi)部為中空。
[0013]在上述技術(shù)方案中，四個(gè)圓桿連接在半徑大的圓柱體表面。
[0014]在上述技術(shù)方案中，在半徑大的圓柱體表面沿角向均勻設(shè)置四個(gè)圓桿。
[0015]在上述技術(shù)方案中，端蓋板上的圓臺(tái)直徑與內(nèi)筒體中半徑小的圓柱體的直徑一致，圓臺(tái)與半徑小的圓柱體的端面電連接。
[0016]在上述技術(shù)方案中，所述外筒體的端面兩側(cè)各自設(shè)置一個(gè)90度轉(zhuǎn)彎的矩波導(dǎo)。
[0017]在上述技術(shù)方案中，外筒體上的兩個(gè)矩波導(dǎo)對(duì)稱設(shè)置，間隔180度。
[0018]在上述技術(shù)方案中，所述外筒體上矩波導(dǎo)的軸線與端蓋板上矩波導(dǎo)的軸線平行，且四個(gè)矩波導(dǎo)處于同一水平面。
[0019]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0020]本發(fā)明可在較小體積的空間內(nèi)直接將同軸傳輸線中的TEM模式高功率微波直接功分到平行且等距的矩波導(dǎo)TElO模式中，便于給平面高功率微波天線陣列饋電，可采用全導(dǎo)電材質(zhì)加工，腔體內(nèi)抽真空以獲得較高的功率容量。
[0021 ]該高功率微波功率分配器結(jié)構(gòu)緊湊，且各輸出端口平衡度好，可作為高功率微波天線陣列的饋線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵部件，廣泛應(yīng)用于高功率微波發(fā)射系統(tǒng)、雷達(dá)、和大功率毫米波發(fā)射系統(tǒng)等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0022]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0023]圖1是外筒體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是段蓋板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是內(nèi)筒體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4、圖5是一種緊湊型高功率微波功率分配器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]其中:1是外筒體;2端蓋板;3是內(nèi)筒體。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明中的外筒體采用導(dǎo)電材料制造，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其作用是與內(nèi)筒體一起構(gòu)成同軸傳輸線，傳輸饋入的TEM模高功率微波，且在末端分裂為外側(cè)的兩個(gè)帶90度轉(zhuǎn)彎的矩波導(dǎo)，矩波導(dǎo)中電場(chǎng)矢量與圖5中的剖切平面平行。
[0029]本發(fā)明中的端蓋板采用導(dǎo)電材料制造，結(jié)構(gòu)如圖2所示，主體為圓盤狀結(jié)構(gòu)，外側(cè)有法蘭，與外筒體通過緊固螺釘連接，端蓋板下表面有直徑與內(nèi)筒體小端直徑一樣的圓形凸臺(tái)，安裝后與內(nèi)筒體小端面電連接，上表面有兩個(gè)帶法蘭的矩波導(dǎo)口。
[0030]本發(fā)明中的內(nèi)筒體采用導(dǎo)電材料制造，結(jié)構(gòu)如圖3所示，主體為兩段半徑不同的圓柱體構(gòu)成，內(nèi)部為中空，在半徑較大的圓筒一端外圓柱表面沿角向均布四個(gè)圓桿，四個(gè)圓桿長(zhǎng)度以接觸到外筒體的內(nèi)壁為準(zhǔn)，四個(gè)圓桿用于抑制高次模式返回到高功率微波源。
[0031]如圖4、圖5所示，本發(fā)明安裝連接后，內(nèi)部為真空工作環(huán)境以提高功率容量，高功率微波以同軸TEM模式饋入功分器，結(jié)合圖可以看到:饋入端TEM的電場(chǎng)分布和四個(gè)輸出端矩波導(dǎo)中電場(chǎng)分布具有一定的相似性，因此本發(fā)明利用場(chǎng)型相似的特點(diǎn)，直接將TEM模式劈分過渡到四路平行且等距的矩波導(dǎo)中，便于給高功率微波天線陣列的各單元饋電。同軸傳輸線中TEM?？煽醋鲎筮吅陀疫吀饕话氲墓β剩渲凶筮呉话胗僧愋畏植媾譃閮陕肪夭▽?dǎo)中的TEo1模式，其中一路經(jīng)過90度轉(zhuǎn)彎、另一路經(jīng)過適當(dāng)偏移，與右邊的兩路一同，形成四路平行且等距的矩波導(dǎo)TEo1模式輸出。
[0032]按上述發(fā)明方案設(shè)計(jì)一款工作頻率為3.15GHz的S波段緊湊型高功率微波功率分配器，其中:饋入端口同軸傳輸線的外筒內(nèi)徑為106_，內(nèi)筒外徑為68_，四路輸出矩波導(dǎo)口的尺寸為60mm X 20mm，內(nèi)筒體較小端外徑D為59.37mm;用于抑制高次模反射的圓桿直徑d為
11.9mm;軸向尺寸Z=Il.35mm;Zr=48.71mm;Zx=76.56mm。
[0033]仿真得到的功率分配器腔內(nèi)電場(chǎng)分布，可見從左側(cè)同軸端口饋入的高功率微波被均勻的分為四路，耦合到四路矩波導(dǎo)中。通過端口的散射系數(shù)曲線，可見中心頻點(diǎn)處Sll〈-30dB，帶寬約為10%，高階模反射小于-23dB，在工作頻點(diǎn)3.15GHz處，各輸出端口的不平衡度小于 0.0ldB。
[0034]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種緊湊型高功率微波功率分配器，其特征在于包括外筒體、設(shè)置在外筒體內(nèi)的內(nèi)筒體、與外筒體練級(jí)的端蓋板， 所述內(nèi)筒體外表面設(shè)置有四個(gè)圓桿，圓桿的另一端與外筒體的內(nèi)表面接觸， 所述內(nèi)筒體與外筒體形成同軸傳輸線， 所述外筒體的端面兩側(cè)各自設(shè)置一個(gè)矩波導(dǎo)，端面上通過法蘭連接端蓋板，端蓋板上設(shè)置有兩個(gè)矩波導(dǎo)， 端蓋板與外筒體連接的一側(cè)上設(shè)置有圓臺(tái)，圓臺(tái)與內(nèi)筒體電連接， 所述外筒體、內(nèi)筒體、端蓋板均采用導(dǎo)電材料制成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊型高功率微波功率分配器，其特征在于所述內(nèi)筒體的主體由兩段半徑不同的圓柱體構(gòu)成，內(nèi)部為中空。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種緊湊型高功率微波功率分配器，其特征在于四個(gè)圓桿連接在半徑大的圓柱體表面。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種緊湊型高功率微波功率分配器，其特征在于在半徑大的圓柱體表面沿角向均勻設(shè)置四個(gè)圓桿。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種緊湊型高功率微波功率分配器，其特征在于端蓋板上的圓臺(tái)直徑與內(nèi)筒體中半徑小的圓柱體的直徑一致，圓臺(tái)與半徑小的圓柱體的端面電連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊型高功率微波功率分配器，其特征在于所述外筒體的端面兩側(cè)各自設(shè)置一個(gè)90度轉(zhuǎn)彎的矩波導(dǎo)。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種緊湊型高功率微波功率分配器，其特征在于外筒體上的兩個(gè)矩波導(dǎo)對(duì)稱設(shè)置，間隔180度。8.根據(jù)權(quán)利要求1或6或7所述的一種緊湊型高功率微波功率分配器，其特征在于所述外筒體上矩波導(dǎo)的軸線與端蓋板上矩波導(dǎo)的軸線平行，且四個(gè)矩波導(dǎo)處于同一水平面。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種緊湊型高功率微波功率分配器，包括外筒體、設(shè)置在外筒體內(nèi)的內(nèi)筒體、與外筒體練級(jí)的端蓋板，所述內(nèi)筒體外表面設(shè)置有四個(gè)圓桿，圓桿的另一端與外筒體的內(nèi)表面接觸，所述內(nèi)筒體與外筒體形成同軸傳輸線，所述外筒體的端面兩側(cè)各自設(shè)置一個(gè)矩波導(dǎo)，端面上通過法蘭連接端蓋板，端蓋板上設(shè)置有兩個(gè)矩波導(dǎo)，端蓋板與外筒體連接的一側(cè)上設(shè)置有圓臺(tái)，圓臺(tái)與內(nèi)筒體電連接，所述外筒體、內(nèi)筒體、端蓋板均采用導(dǎo)電材料制成。本實(shí)用新型可在較小體積的空間內(nèi)直接將同軸傳輸線中的TEM模式高功率微波直接功分到平行且等距的矩波導(dǎo)TE10模式中，便于給平面高功率微波天線陣列饋電，可采用全導(dǎo)電材質(zhì)加工，腔體內(nèi)抽真空以獲得較高的功率容量。
【IPC分類】H01P5/12
【公開號(hào)】CN205319280
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521038526
【發(fā)明人】徐剛, 馬弘舸, 廖勇, 陳世韜, 施美友, 謝平, 石小燕
【申請(qǐng)人】中國(guó)工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2015年12月15日