專利名稱：圓形槽波導(dǎo)功率合成器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種應(yīng)用于雷達整機的圓形槽波導(dǎo)功率合成器，屬于微波、毫米波和亞毫米波功率合成器的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從微波到亞毫米波這一頻率范圍內(nèi)，振蕩器大體上有二類一類是由真空電子器件與波導(dǎo)結(jié)合而成，另一類是固態(tài)器件與波導(dǎo)結(jié)合而成。
振蕩器是產(chǎn)生電磁波的源泉，因此它是微波、毫米波和亞毫米波技術(shù)中最重要的部件之一，振蕩器是有源器件與波導(dǎo)相結(jié)合的結(jié)果，有一類波導(dǎo)就有一種與該類波導(dǎo)相適應(yīng)的振蕩器，例如矩形波導(dǎo)振蕩器，微帶線振蕩器等。這些傳統(tǒng)波導(dǎo)的單個固態(tài)器件組成的振蕩器輸出功率小，不能滿足大多數(shù)雷達的要求，國際上早已提出功率合成技術(shù)以提高輸出功率，但是所用的波導(dǎo)是傳統(tǒng)的矩形波導(dǎo)，它的缺點是隨著工作頻率升高，波導(dǎo)的尺寸越來越小，損耗越來越高。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)之不足，制成輸出功率比普通振蕩器大許多的圓形槽波導(dǎo)功率合成器，可用于圓形槽波導(dǎo)雷達整機上以及矩形波導(dǎo)雷達機上。
技術(shù)方案本實用新型根據(jù)圓形波導(dǎo)功率合成器理論設(shè)計而成，包括上絕緣條、下絕緣條、金屬平板、尖劈形匹配干負載，該圓形槽波導(dǎo)功率合成器采用上絕緣條、下絕緣條隔開二塊金屬平板即前金屬平板、后金屬平板，上絕緣條、下絕緣條分別位于二塊金屬平板之間的兩側(cè)，在上絕緣條、下絕緣條內(nèi)側(cè)分別設(shè)有尖劈形匹配干負載，在二塊金屬平板端面的對稱中心設(shè)有一個沿著平板長度方向且直徑為D的圓形通孔構(gòu)成圓形槽波導(dǎo)；在圓形槽波導(dǎo)的兩側(cè)分別設(shè)有一個蓋板和耦合膜片；在二塊金屬平板之間的空隙中設(shè)有一對或多對與圓形通孔相垂直的晶體管座和饋電扼流同軸線，每一個晶體管座和對應(yīng)的一個饋電扼流同軸線位于同一條軸線上；在晶體管座位于圓形通孔內(nèi)的一端設(shè)有下徑向盤，晶體管座的另一端固定在晶體管座螺母上在饋電扼流同軸線位于圓形通孔內(nèi)的一端設(shè)有上徑向盤，饋電扼流同軸線的另一端固定在同軸線螺母上；晶體管設(shè)在晶體管座上并位于下徑向盤和上徑向盤之間；在圓形通孔軸線上的蓋板內(nèi)側(cè)還設(shè)有圓形槽波導(dǎo)可調(diào)諧短路活塞，可調(diào)諧短路活塞的活塞連桿的外端伸出圓形通孔和蓋板外；在饋電扼流同軸線與耦合膜片之間設(shè)有調(diào)諧螺釘。所述的尖劈形匹配干負載的尖劈高度是電磁波工作半波長的整數(shù)倍。在圓形槽波導(dǎo)長度方向是振蕩器能量輸出的方向。也可以在長度方向裝上耦合膜片，通過耦合膜片輸出能量。
所述的圓形槽波導(dǎo)可調(diào)諧短路活塞由前短路片、后短路片、絕緣環(huán)、固定螺帽、活塞連桿組成，絕緣環(huán)位于前短路片與后短路片之間，由固定螺帽將前短路片與后短路片固定在活塞連桿上。所述的前短路片、后短路片的平面形狀為圓形短路片或帶翼短路片，圓形短路片位于圓形通孔中；帶翼短路片中的圓形部分位于圓形通孔中，帶翼部分位于圓形通孔旁二塊金屬平板之間的空間中。所述的耦合膜片的中間設(shè)有耦合孔，耦合孔為矩形孔或圓形孔。
技術(shù)效果本實用新型建立在圓形槽波導(dǎo)基礎(chǔ)之上，圓形槽波導(dǎo)的大尺寸、高功率容量、低損耗、寬頻帶等優(yōu)點對圓形槽波導(dǎo)功率合成器產(chǎn)生直接的作用。
1、在短毫米、亞毫米波段，由于矩形波導(dǎo)橫截面尺寸很小，加工難度很大，成本很高，圓形槽波導(dǎo)在上述相同的工作波段橫截面尺寸增大很多，加工難度減小，成本降低。
2、在短毫米、亞毫米波段，矩形波導(dǎo)的衰減系數(shù)已經(jīng)大到難以接受的程度，圓形槽波導(dǎo)衰減系數(shù)比它小一個數(shù)量級以上，所以用圓形槽波導(dǎo)制成的功率合成器損耗小，質(zhì)量高。
3、可以獲得比普通振蕩器大許多的功率輸出。
4、如果整機或測量系統(tǒng)是用圓形槽波導(dǎo)建立起來的，那么圓形槽波導(dǎo)功率合成器可以直接連接到整機或測量系統(tǒng)上。


圖1a為本實用新型圓形槽波導(dǎo)功率合成器的主視圖；圖1b為圖1a中A-A向剖視圖；圖1c為圖1a的俯視圖。
圖2a為上尖劈形干負載的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2b為下尖劈形干負載的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是絕緣條的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4a是有帶翼短路片的功率合成器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4b是有圓形短路片的功率合成器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5a是圓形孔耦合膜片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5b是矩形孔耦合膜片的結(jié)構(gòu)示意圖。
以上圖中有上絕緣條1a、下絕緣條1b、前金屬板2、尖劈形匹配干負載3、螺栓4、后金屬板5、晶體管座6、晶體管座螺母7、下徑向盤8、晶體管9、上徑向盤10、饋電扼流同軸線11、同軸線外導(dǎo)體12、同軸線螺母13、同軸線電纜插座14、絕緣套15、調(diào)配螺釘?shù)穆菽?6、調(diào)諧螺釘17、前短路片18、后短路片19、絕緣環(huán)20、固定螺帽21、活塞連桿22、蓋板23、圓形通孔24、兩金屬板之間的空間25、耦合膜片26。帶翼短路片181、圓形短路片182、圓形孔耦合膜片261、矩形孔耦合膜片262。
具體實施方式
本實用新型通過以下幾步實現(xiàn)(1)圓形槽波導(dǎo)取二塊加工后尺寸相同的金屬平板，平板長度由設(shè)計需要而定，材料可采用銅、黃銅、合金鋁等良導(dǎo)體，平板的寬度和高度與傳輸?shù)墓ぷ鞑ㄩLλ有關(guān)，λ為自由空間波長，金屬平板二邊的邊緣用螺栓4固定，在端面的上、下方，以二平面接觸的邊界線為中心線沿長度方向(即Z軸方向)上、下各銑一條長槽，槽內(nèi)放置絕緣條和尖劈形匹配干負載3，長度與圓形槽波導(dǎo)相同，然后在端面對稱中心，沿長度方向，鏜一個圓形通孔24，孔的直徑D＝0.62λ～2.02λ，將螺栓4拆下，在每塊金屬板有孔的一側(cè)，銑去所設(shè)計兩金屬平板間距的一半高度。
尖劈形匹配干負載3是用來吸收到達金屬平板邊緣的電磁波的關(guān)鍵部件，
它用石墨或其它吸收電磁波的固態(tài)材料制成。尖劈部分的尖劈高度＝0.5λ～4λ。絕緣條1是用來隔開兩塊金屬板的，尖劈形匹配干負載和絕緣條的長度同功率合成器的長度，絕緣材料可用膠木、陶瓷等。
把尖劈形匹配負載，絕緣條和經(jīng)上述加工后的二塊金屬平板重新用螺栓4固定好，然后在垂直下絕緣條的方向鏜多對通孔，穿過上絕緣條的直徑即為晶體管座螺桿之直徑。然后將將上絕緣條和上尖劈形匹配干負載底部的孔擴大到同軸線螺母13外徑，接著將上尖劈形匹配干負載尖劈部分的孔擴大到同軸線外導(dǎo)體外徑；然后將下絕緣條和下尖劈形匹配干負載的底部孔擴大到晶體管座的螺母7的外徑。
最后在“晶體管對”位置旁沿兩平行板中心線方向鏜一個孔，作為嵌入調(diào)配螺釘?shù)穆菽?6之用。
(2)“晶體管對”的組裝①第一對晶體管的組裝A、第一只晶體管的組裝下徑向盤8和晶體管座6加工時可加工成一體，對于封裝晶體管，下徑向盤中心有內(nèi)螺紋，供晶體管9旋入其中。對于未封裝的晶體管芯片，下徑向盤中心有深度僅為芯片厚度一半的凹坑，供芯片放入之用。晶體管座上面有外螺紋可旋入嵌于下絕緣條上的晶體管座螺母7。
上徑向盤10和饋電扼流同軸線內(nèi)導(dǎo)體加工時可以加工成一體，饋電扼流同軸線內(nèi)導(dǎo)體的另一端裝在上絕緣條上的電纜插座14內(nèi)導(dǎo)體孔，并固定之。饋電扼流同軸線是由金屬圓筒作外導(dǎo)體，內(nèi)導(dǎo)體是一根直徑為(0.2～0.25)λ的導(dǎo)體，僅有一段四分之一波長長度的圓柱，直徑為(0.4～0.25)λ它與同軸線外導(dǎo)體邊緣到此圓柱端面的距離為四分之一波長的整數(shù)倍，圓柱短路塞部分內(nèi)外導(dǎo)體之間用聚四氟乙烯絕緣薄層隔開。同軸線其它部分，內(nèi)外導(dǎo)體之間用ECCOSORB(愛克蘇勃)等材料做的絕緣的又是強吸收電磁波的套筒隔開，上、下徑向盤的尺寸相同，盤厚＜0.3λ。
上、下徑向盤，晶體管座及螺母，饋電扼流同軸線及螺母均用良導(dǎo)體如黃銅等制成。
B、第二只晶體管的組裝其它與第一只晶體管相同。唯一不同是裝在圓形槽波導(dǎo)內(nèi)的空間位置不同，二只晶體管組成第一對“晶體管對”若第一只晶體管處在Z＝0，X＝0，Y＝+Y1處，第二只晶體管就處在Z＝0～2λ，X＝0，Y＝-Y1處，依此類推。(其中X、Y、Z分別是三維直角坐標系中的三維方向)②第二對晶體管的組裝其它與組裝第一對晶體管相同，唯有在圓形槽波導(dǎo)內(nèi)的空間位置不同，第二對“晶體管對”與第一對晶體管同樣位于圓形通孔24的軸線上，它與第一對“晶體管對”相隔一段距離。
③第n對“晶體管對”的組裝其它與以前的“晶體管對”一樣，唯有在圓形槽波導(dǎo)內(nèi)的空間位置不同，沿著圓形通孔24的軸線，一對，一對安排。
(3)圓形槽波導(dǎo)短路活塞在圓形槽波導(dǎo)內(nèi)的圓形通孔24中裝有短路活塞。圓形槽波導(dǎo)可調(diào)諧短路活塞由前短路片18、后短路片19、絕緣環(huán)20、固定螺帽21、活塞連桿22組成，絕緣環(huán)20位于前短路片18與后短路片19之間，由固定螺帽21將前短路片18與后短路片19固定在活塞連桿22上?；钊B桿22穿過圓形槽波導(dǎo)端面蓋板23與螺旋測微儀相連。所述的前短路片18、后短路片19的平面形狀為圓形短路片或帶翼短路片，圓形短路片位于圓形通孔24中；帶翼短路片中的圓形部分位于圓形通孔24中，帶翼部分位于圓形通孔24旁二塊金屬平板之間的空間中。
短路片的圓的直徑略小于圓形通孔24的直徑，以調(diào)節(jié)活塞時短路片與圓形通孔24的壁不觸碰為宜。但二者之間隙縫應(yīng)盡量小，帶翼短路片中的翼長為1λ～3λ，聚四氟乙烯絕緣環(huán)套在連桿上。
短路片用黃銅等良導(dǎo)體，圓絕緣環(huán)用聚四氟乙烯等材料，活塞連桿用硬質(zhì)金屬制成如鋼等。
(4)調(diào)諧螺釘在圓形槽波導(dǎo)內(nèi)，在第n對“晶體管對”(最后一對)與耦合膜片26之間裝有調(diào)諧螺釘17，它旋入絕緣條上的調(diào)配螺釘?shù)穆菽?6中。
(5)耦合膜片(輸出窗)
在通常情況下，產(chǎn)生的能量沿圓形槽波導(dǎo)Z＞0的方向輸出，但是也可以距調(diào)節(jié)螺釘17右邊裝一耦合膜片，產(chǎn)生的能量通過耦合膜片26向圓形槽波導(dǎo)Z＞0的方向輸出，耦合膜片用黃銅等良導(dǎo)體制成，厚度δ＜0.5λ，它的對稱中心開有耦合孔，孔的形狀可以是圓形，也可以是矩形。
(6)總裝配該圓形槽波導(dǎo)功率合成器采用上絕緣條1a、下絕緣條1b隔開二塊金屬平板即前金屬平板2、后金屬平板5，上絕緣條1a、下絕緣條1b分別位于二塊金屬平板之間的兩側(cè)，在上絕緣條1a、下絕緣條1b內(nèi)側(cè)分別設(shè)有尖劈形匹配干負載3，在二塊金屬平板端面的對稱中心設(shè)有一個沿著平板的長度方向且直徑為D的圓形通孔24構(gòu)成圓形槽波導(dǎo)；在圓形槽波導(dǎo)的兩側(cè)分別設(shè)有一個蓋板23和耦合膜片26；在二塊金屬平板之間的空隙中設(shè)有一對或多對與圓形通孔24相垂直的晶體管座6和饋電扼流同軸線11，每一個晶體管座6對應(yīng)一個饋電扼流同軸線11位于同一條軸線上；在晶體管座6位于圓形通孔24內(nèi)的一端設(shè)有下徑向盤8，晶體管座6的另一端固定在晶體管座螺母7上；在饋電扼流同軸線11位于圓形通孔內(nèi)的一端設(shè)有上徑向盤10，饋電扼流同軸線11的另一端固定在同軸線螺母13上；晶體管9設(shè)在晶體管座6上并位于下徑向盤8和上徑向盤10之間；在圓形通孔24軸線上的蓋板23內(nèi)側(cè)還設(shè)有圓形槽波導(dǎo)可調(diào)諧短路活塞，可調(diào)諧短路活塞的活塞連桿22的外端伸出圓形通孔24和蓋板23外；在饋電扼流同軸線11與耦合膜片26之間設(shè)有調(diào)節(jié)螺釘17。
①將各個另件去油，清潔處理②把帶有上徑向盤10的饋電扼流同軸線11內(nèi)導(dǎo)體的短路活塞部份包上絕緣層，輸出同軸線部份的內(nèi)導(dǎo)體上套上強吸收電磁波的絕緣套15小心地將它放入同軸線外導(dǎo)體12內(nèi)。
③在上絕緣條上嵌入同軸線螺母13將饋電扼流同軸線旋入其中，然后在上絕緣條上嵌入調(diào)配螺釘?shù)穆菽?6將調(diào)諧螺釘17旋入其中。
④在下絕緣條上嵌入晶體管座螺母7把晶體管9旋入下徑向盤8并將晶體管座6旋入晶體管座螺母7。
⑤按圖1方式組裝成短路活塞。
⑥把以上各部份按圖1方式與圓形槽波導(dǎo)二塊金屬平板2、5，尖劈形負載3和絕緣條1用螺栓4固定好，此時必須使饋電扼流同軸線、上徑向盤、晶體管、下徑向盤和晶體管座處在同一條軸線上，且保持電性能接觸良好。
⑦在上絕緣條上安裝電纜插座，使其內(nèi)導(dǎo)體與饋電扼流同軸線相接，即同軸線內(nèi)導(dǎo)體穿過電纜插座內(nèi)導(dǎo)體孔，并固定之，使外導(dǎo)體之間相接觸。
⑧在圓形槽波導(dǎo)左端接上蓋板23，使短路活塞連桿通過蓋板中心孔并與螺旋測微儀相連接。
⑨在某些情況下，如需與矩形波導(dǎo)系統(tǒng)或整機直接連接時，在圓形槽波導(dǎo)右端接上耦合膜片26。
權(quán)利要求1.一種圓形槽波導(dǎo)功率合成器，包括上絕緣條、下絕緣條、金屬平板、尖劈形匹配干負載，其特征是該圓形槽波導(dǎo)功率合成器采用上絕緣條(1a)、下絕緣條(1b)隔開二塊金屬平板即前金屬平板(2)、后金屬平板(5)，上絕緣條(1a)、下絕緣條(1b)分別位于二塊金屬平板之間的兩側(cè)，在上絕緣條(1a)、下絕緣條(1b)內(nèi)側(cè)分別設(shè)有尖劈形匹配干負載(3)，在二塊金屬平板端面的對稱中心設(shè)有一個沿著平板長度方向且直徑為D的圓形通孔(24)構(gòu)成圓形槽波導(dǎo)；在圓形槽波導(dǎo)的兩側(cè)分別設(shè)有一個蓋板(23)和耦合膜片(26)；在二塊金屬平板之間的空隙中設(shè)有一對或多對與圓形通孔(24)相垂直的晶體管座(6)和饋電扼流同軸線(11)，每一個晶體管座(6)對應(yīng)一個饋電扼流同軸線(11)位于同一條軸線上；在晶體管座(6)位于圓形通孔(24)內(nèi)的一端設(shè)有下徑向盤(8)，晶體管座(6)的另一端固定在晶體管座螺母(7)上；在饋電扼流同軸線(11)位于圓形通孔內(nèi)的一端設(shè)有上徑向盤(10)，饋電扼流同軸線(11)的另一端固定在同軸線螺母(13)上；晶體管(9)設(shè)在晶體管座(6)上并位于下徑向盤(8)和上徑向盤(10)之間；在圓形通孔(24)軸線上的蓋板(23)內(nèi)側(cè)還設(shè)有圓形槽波導(dǎo)可調(diào)諧短路活塞，可調(diào)諧短路活塞的活塞連桿(22)的外端伸出圓形通孔(24)和蓋板(23)外；在饋電扼流同軸線(11)與耦合膜片(26)之間設(shè)有調(diào)節(jié)螺釘(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形槽波導(dǎo)功率合成器，其特征在于所述的尖劈形匹配干負載(3)的尖劈高度是電磁波工作半波長的整數(shù)倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形槽波導(dǎo)功率合成器，其特征在于在圓形槽波導(dǎo)長度方向是振蕩器能量輸出的方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形槽波導(dǎo)功率合成器，其特征在于所述的圓形槽波導(dǎo)可調(diào)諧短路活塞由前短路片(18)、后短路片(19)、絕緣環(huán)(20)、固定螺帽(21)、活塞連桿(22)組成，絕緣環(huán)(20)位于前短路片(18)與后短路片(19)之間，由固定螺帽(21)將前短路片(18)與后短路片(19)固定在活塞連桿(22)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圓形槽波導(dǎo)功率合成器，其特征在于所述的前短路片(18)、后短路片(19)的平面形狀為圓形短路片或帶翼短路片，圓形短路片位于圓形通孔(24)中；帶翼短路片中的圓形部分位于圓形通孔(24)中，帶翼部分位于圓形通孔(24)旁二塊金屬平板之間的空間中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形槽波導(dǎo)功率合成器，其特征在于所述的耦合膜片(26)的中間設(shè)有耦合孔，構(gòu)成圓形孔耦合膜片(261)或矩形孔耦合膜片(262)。
專利摘要圓形槽波導(dǎo)功率合成器是一種應(yīng)用于雷達整機的圓形槽波導(dǎo)功率合成器，在結(jié)構(gòu)上，上絕緣條、下絕緣條分別位于二塊金屬平板之間的兩側(cè)，在上絕緣條、下絕緣條內(nèi)側(cè)分別設(shè)有尖劈形匹配干負載，在二塊金屬平板端面的對稱中心設(shè)有一個沿著平板長度方向且直徑為D的圓形通孔構(gòu)成圓形槽波導(dǎo)；在圓形槽波導(dǎo)的兩側(cè)分別設(shè)有一個蓋板和耦合膜片在二塊金屬平板之間的空隙中設(shè)有一對或多對與圓形通孔相垂直的晶體管座和饋電扼流同軸線，每一個晶體管座對應(yīng)一個饋電扼流同軸線位于同一條軸線上；在圓形通孔軸線上的蓋板內(nèi)側(cè)還設(shè)有圓形槽波導(dǎo)可調(diào)諧短路活塞，可調(diào)諧短路活塞的活塞連桿的外端伸出圓形通孔和蓋板外。
文檔編號H01P7/04GK2738411SQ20042007978
公開日2005年11月2日 申請日期2004年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月27日
發(fā)明者楊鴻生 申請人:東南大學(xué)