專利名稱：一種用于行波管的輸出耦合器結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于微波電真空器件領(lǐng)域，特別涉及到一種用于行波 管中傳輸功率的輸出耦合器結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在行波管內(nèi)，高頻信號沿慢波線傳輸。并將放大的功率耦合至管 外， 一般再采用同軸線或波導(dǎo)等傳遞輸出功率。為了使行波管慢波線 接入微波系統(tǒng)，在電性能上，要考慮不同傳輸線之間電磁場轉(zhuǎn)換及信 號阻抗匹配等問題，在結(jié)構(gòu)上還要考慮如何既能保持管內(nèi)真空又能讓 高頻信號很好通過的問題。于是，行波管的輸入輸出端必須有行波管 外傳輸線與管內(nèi)慢波線之間的高頻能量耦合結(jié)構(gòu)。
耦合器的設(shè)計是研制行波管的重要一環(huán)。在早期的行波管研制中， 限制管子工作頻帶的常常不是高頻系統(tǒng)的特性而是耦合結(jié)構(gòu)的頻率 響應(yīng)，后來耦合器結(jié)構(gòu)經(jīng)過改進，管子的頻帶就進-一步加寬。但還有 一些管子由于耦合器結(jié)構(gòu)設(shè)計不良，影響了管子的增益、功率及其它 特性。
從原理上講，要實現(xiàn)管內(nèi)慢波線與管外傳輸線的良好耦合，就是 要把管外傳輸線上的快電磁波完全轉(zhuǎn)換為管內(nèi)慢波線上的慢電磁波。 尤其是工作在高頻率范圍的行波管，因為隨著工作頻率升高，器件的 尺寸變小，其輸出耦合器的設(shè)計更加困難，加工難度更大，稍有誤差 將引起信號明顯的反射，因此，工作頻率越高，耦合器的駐波比就越難做小，慢波線與管外傳輸線的匹配耦合就越困難。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，針對微波器件工作頻率提高 后存在著的傳輸耦合問題，原有單獨采用同軸線或波導(dǎo)傳輸結(jié)構(gòu)很難 適應(yīng)，需要重新進行設(shè)計考慮，本實用新型的目的就是一種用于行波
管的輸出耦合器結(jié)構(gòu)，即提供一種工作于Ka波段(波長為毫米級)、
低反射系數(shù)的行波管輸出耦合器結(jié)構(gòu)。
本實用新型所采用的技術(shù)方案是， 一種用于行波管的輸出耦合器 結(jié)構(gòu)，在行波管的輸出窗部分，采用同軸線輸出的形式，其特征在于， 與其相連處采用同軸線轉(zhuǎn)換到單脊波導(dǎo)段形式，從單脊波導(dǎo)再轉(zhuǎn)換到 標準波導(dǎo)輸出形式。
在輸出耦合器中，所述行波管輸出窗需要作徑向尺寸由大變小的
轉(zhuǎn)換，該徑向尺寸對應(yīng)于90歐姆到50歐姆標準接頭的阻抗變換。
在輸出耦合器中，所述同軸線的輸出窗部分采用的是95氧化鋁 瓷，阻抗從57歐姆過渡到52歐姆。采用直線型阻抗?jié)u變線，阻抗?jié)u
變線的長度通常要大于2 ，陶瓷窗部分的阻抗用兩種介質(zhì)填充的同 軸線的特性阻抗的計算公式進行計算。
在輸出耦合器輸出窗部分，同軸線內(nèi)外導(dǎo)體直徑有階梯性變化， 使得同軸線的內(nèi)外直徑變化到與單脊波導(dǎo)相匹配的狀態(tài)，以實現(xiàn)良好 的微波傳輸。
在輸出耦合器中，所述從單脊波導(dǎo)到標準波導(dǎo)的阻抗變化采用三節(jié)切比雪夫阻抗變換，每一部分的阻抗比為4=1.4， <formula>formula see original document page 5</formula>.
本實用新型的有益效果是，這種將同軸線傳輸先轉(zhuǎn)換到單脊波導(dǎo) 進行過渡，再轉(zhuǎn)換到標準波導(dǎo)輸出方式，可以使信號的匹配性能改進， 反射、駐波系數(shù)減小，實現(xiàn)微波功率的良好傳輸。

圖1為本實用新型一種輸出耦合器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為同軸線內(nèi)外導(dǎo)體直徑階梯性變化示意圖； 圖3為本實用新型一種輸出耦合器結(jié)構(gòu)同軸輸出窗部分的Sll與 頻率關(guān)系圖4為本實用新型一種輸出耦合器結(jié)構(gòu)同軸輸出窗部分的S22與 頻率關(guān)系圖5為單脊波導(dǎo)截面圖；具體實施方式
參照圖1，表示本實用新型一種輸出耦合器結(jié)構(gòu)示意圖，圖中輸 出窗l(fā)采用同軸線輸出的形式，它連接著過渡段部分單脊波導(dǎo)2，該 單脊波導(dǎo)之后連接著標準波導(dǎo)3，輸出窗需要作90歐姆到50歐姆標 準接頭的阻抗變換，由于陶瓷窗末端的阻抗為57歐姆，所以只需將 90歐姆的同軸線變換到57歐姆即可，采用A"阻抗變換器， 一節(jié)阻 抗變換就能在90%的帶寬內(nèi)獲得小于1.05的駐波比，因此一節(jié)阻抗變 換就能滿足需求。根據(jù)阻抗變換器設(shè)計公式就可計算出阻抗變換器的 長度和阻抗。窗陶瓷部分。陶瓷窗采用的是95氧化鋁瓷，介電常數(shù)￡,.=8.9，阻 抗從57歐姆過渡到52歐姆，采用直線型阻抗?jié)u變線，阻抗?jié)u變線的
長度通常要大于2 ，陶瓷窗部分的阻抗用兩種介質(zhì)填充的同軸線的 特性阻抗的計算公式進行計算。
同軸線內(nèi)外導(dǎo)體直徑階梯性變化。為了實現(xiàn)同單脊波導(dǎo)的匹配連 接，需要將同軸線的內(nèi)外直徑變化，由于出現(xiàn)同軸線內(nèi)外徑都階梯變 化的情況，雖然阻抗沒有發(fā)生變化，但是由于突變處兩個尖角之間的 電力線非常集中，產(chǎn)生相當大的附加電容，這時即使兩邊阻抗相等， 也會產(chǎn)生相當大的反射，因此需作如圖2所示的結(jié)構(gòu)，令"0補償， 取/^(UA 。經(jīng)過軟件仿真確定各關(guān)鍵尺寸，得到同軸窗的Sll和S22 曲線如圖3和4所示。
同軸轉(zhuǎn)波導(dǎo)部分。為了更好的與50歐姆的同軸線匹配，同軸一波 導(dǎo)轉(zhuǎn)換部分采用同軸線激勵單脊波導(dǎo)的形式，單脊波導(dǎo)橫截面如圖5 所示。
權(quán)利要求1.一種用于行波管的輸出耦合器結(jié)構(gòu)，在行波管的輸出窗部分，采用同軸線輸出的形式，其特征在于，與其相連處采用同軸線轉(zhuǎn)換到單脊波導(dǎo)段形式，從單脊波導(dǎo)再轉(zhuǎn)換到標準波導(dǎo)輸出形式。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于行波管輸出耦合器結(jié)構(gòu)，其特征在 于，所述行波管輸出窗需要作徑向尺寸由大變小的轉(zhuǎn)換。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于行波管輸出耦合器結(jié)構(gòu)，其特 征在于，所述同軸線的輸出窗部分采用的是95氧化鋁瓷。
專利摘要一種用于行波管的輸出耦合器結(jié)構(gòu)，屬于微波電真空器件領(lǐng)域，包括在行波管的輸出窗部分，采用同軸線輸出的形式，其特征在于，與其相連處采用同軸線轉(zhuǎn)換到單脊波導(dǎo)段形式，從單脊波導(dǎo)再轉(zhuǎn)換到標準波導(dǎo)輸出形式。這種將同軸線傳輸先轉(zhuǎn)換到單脊波導(dǎo)進行過渡，再轉(zhuǎn)換到標準波導(dǎo)輸出方式，可以使信號的匹配性能改進，反射、駐波系數(shù)減小，實現(xiàn)微波功率的良好傳輸。
文檔編號H01J23/00GK201153098SQ20072030957
公開日2008年11月19日 申請日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者偉 劉, 吳華夏, 張文丙, 柯才軍, 賀兆昌, 鄧小喬, 雷聲媛 申請人:安徽華東光電技術(shù)研究所