本實(shí)用新型涉及環(huán)形加速器隨機(jī)冷卻技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種隨機(jī)冷卻系統(tǒng)用的寬帶相位均衡器。

背景技術(shù)：

在環(huán)形加速器中，隨機(jī)冷卻是用一個寬帶反饋系統(tǒng)對束流進(jìn)行冷卻，位于束流上游的探測器探測到與粒子偏差成正比的射頻信號，這一輸出信號經(jīng)過濾波、延遲、移相、和放大系統(tǒng)后被加到下游的沖擊器上，粒子在沖擊器上得到正比于偏差的校正，從而達(dá)到冷卻的目的。當(dāng)然這要求校正信號與粒子同步到達(dá)沖擊器。隨機(jī)冷卻系統(tǒng)主要由探測器、低噪聲放大器、微波電橋、帶通濾波器、移相器、可變衰減器、相位均衡器、可調(diào)延遲線、功率放大器和沖擊器等組成。其中，相位均衡器是隨機(jī)冷卻硬件系統(tǒng)的關(guān)鍵器件之一，因?yàn)殡S機(jī)冷卻系統(tǒng)是一個反饋環(huán)，假設(shè)在整個工作頻帶內(nèi)所需相位為180°，當(dāng)偏離所需相位180±90°時，將會引起發(fā)射度增長(此時是加熱束流，而非冷卻束流)，通過在隨機(jī)冷卻硬件系統(tǒng)中引入相位均衡器使整個工作頻帶內(nèi)相位均衡，達(dá)到良好的相位平坦度，實(shí)現(xiàn)束流最佳快速冷卻的目的。

相位均衡器是用以校正相-頻特性的裝置，在加速器、雷達(dá)、無線通信及功率合成領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)絕大部分相位均衡器的帶寬受到限制，四個倍頻程以上的寬帶相位均衡器少有提及。目前在射頻微波頻段用來相位均衡的方法有采用全通耦合傳輸線法和波導(dǎo)加載諧振器法等。采用全通耦合傳輸線法具有不易現(xiàn)場調(diào)試等缺點(diǎn)；采用波導(dǎo)加載諧振器法具有加工難度高、頻段用于L波段以下時尺寸大等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種隨機(jī)冷卻系統(tǒng)用的寬帶相位均衡器。從而有效解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為：所述的一種隨機(jī)冷卻系統(tǒng)用的寬帶相位均衡器，其特點(diǎn)是包括寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)，信號從寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)的A端口輸入，分成兩路幅度相等、相位相差90°的信號分別到達(dá)寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)的C端口和D端口，信號再從C端口和D端口反射，其中一路反射至A端口形成幅度相等、相位反相(相差180°)的信號相互抵消，另一路反射至寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)的B端口，寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)的B端口與可調(diào)延遲線相連接；寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)的C端口和D端口分別通過同軸連接器與終端開路或短路同軸線連接。

所述的寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)為寬帶正交90°混合網(wǎng)絡(luò)，所述的同軸連接器為50歐姆同軸連接器。

所述的終端開路或短路同軸線的一端通過同軸連接器與寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)相連接，另一端終端開路或短路，兩根終端開路或短路同軸線的長度相同，特性阻抗相等。

所述的終端開路或短路同軸線包括外導(dǎo)體、內(nèi)導(dǎo)體和介質(zhì)材料，介質(zhì)材料設(shè)置在外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體之間，終端開路或短路同軸線為終端短路時，同軸線外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體同時與地連接。

所述的寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)的B端口輸出信號的相位由反射系數(shù)S11表示：

反射系數(shù)S11與終端開路或短路同軸線的特性阻抗及長度有關(guān)系，通過改變開路或短路同軸線的特性阻抗大小以及同軸線的長度，得到相-頻曲線，實(shí)現(xiàn)相位均衡的目的。

本實(shí)用新型的有益效果是：所述的一種隨機(jī)冷卻系統(tǒng)用的寬帶相位均衡器，其具有極寬的帶寬，能夠?qū)崿F(xiàn)在多個倍頻程頻段下的相位校正，達(dá)到相位均衡的目的；通過合理調(diào)節(jié)可調(diào)延遲線以及同軸線的長度，可以得到所需的相-頻曲線，從而實(shí)現(xiàn)各種寬頻段下的相位均衡；其電路簡單，易裝配調(diào)試，易于控制操作，具有重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明：

圖1是本實(shí)用新型的電路原理示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的圖1中的同軸線剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的同軸線終端開路時，不同的同軸線長度所對應(yīng)的相-頻曲線圖；

圖4是本實(shí)用新型的同軸線終端短路時，不同的同軸線長度所對應(yīng)的相-頻曲線圖。

圖中所示：1.寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)；2.同軸連接器；3.終端開路或短路同軸線；3-1.內(nèi)導(dǎo)體；3-2.介質(zhì)材料；3-3.外導(dǎo)體；4.可調(diào)延遲線。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)例作進(jìn)一步詳述：

具體實(shí)施例1：如圖1和2所示，本實(shí)用新型所述的一種隨機(jī)冷卻系統(tǒng)用的寬帶相位均衡器，其特點(diǎn)是包括寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)1，信號從寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)1的A端口輸入，分成兩路幅度相等、相位相差90°的信號分別到達(dá)寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)1的C端口和D端口，信號再從C端口和D端口反射，其中一路反射至A端口形成幅度相等、相位反相(相差180°)的信號相互抵消，另一路反射至寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)1的B端口，寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)1的B端口與可調(diào)延遲線4相連接；寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)的C端口和D端口分別通過同軸連接器2與終端開路或短路同軸線3連接。

所述的寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)1為寬帶正交90°混合網(wǎng)絡(luò)，所述的同軸連接器2為50歐姆同軸連接器。

所述的終端開路或短路同軸線3的一端通過同軸連接器2與寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)1相連接，另一端終端開路或短路，兩根終端開路或短路同軸線3的長度相同，特性阻抗相等。

所述的終端開路或短路同軸線3包括外導(dǎo)體3-3、內(nèi)導(dǎo)體3-1和介質(zhì)材料3-2，介質(zhì)材料3-2設(shè)置在外導(dǎo)體3-3和內(nèi)導(dǎo)體3-1之間，終端開路或短路同軸線3為終端短路時，同軸線外導(dǎo)體3-3和內(nèi)導(dǎo)體3-1同時與地連接。

所述的寬帶正交混合網(wǎng)絡(luò)1的B端口輸出信號的相位由反射系數(shù)S11表示：

反射系數(shù)S11與終端開路或短路同軸線3的特性阻抗及長度有關(guān)系，通過改變開路或短路同軸線的特性阻抗大小以及同軸線的長度，得到相-頻曲線，實(shí)現(xiàn)相位均衡的目的。

本實(shí)用新型選擇寬帶正交(90°)混合網(wǎng)絡(luò)時，要求其主要指標(biāo)如幅度和相位平坦度極好，輸入輸出駐波小，插入損耗小，隔離度盡量大。實(shí)施例中選擇寬帶正交(90°)混合網(wǎng)絡(luò)1為美國Werlatone公司的，型號為QH7774-10，工作帶寬為100MHz-1000MHz，插入損耗為0.6dB，駐波為1.3：1，幅度平坦度小于±1dB，相位平坦度小于±5°，隔離度為20dB Min。實(shí)施例中選擇50歐姆同軸連接器2的長度為10-30mm，為不銹鋼精密連接器。實(shí)施例中選擇開路同軸線3為25歐姆，開路同軸線特性阻抗值大小不受限制，也可以選擇75歐姆或者其他值。

終端開路同軸線3的材質(zhì)不受限制，其介電常數(shù)也不受限制。同軸線的特性阻抗與內(nèi)外導(dǎo)體半徑比值以及介質(zhì)層的相對介電常數(shù)有關(guān)，其表達(dá)式為：

實(shí)施例中選擇終端開路同軸線3為半剛性同軸電纜。實(shí)施例中選擇可調(diào)延遲線4為美國Pasternack公司的，型號為PE8243，帶寬為DC-2GHz，駐波為1.5：1，最大插入損耗為0.5dB，相位調(diào)節(jié)為60度/GHz。通過合理調(diào)節(jié)相位均衡器的可調(diào)延遲線4、優(yōu)化終端開路的同軸線3的特性阻抗大小以及改變同軸線3的長度L，得到我們所需的相-頻曲線，從而可以利用系統(tǒng)中引入的相位均衡器所產(chǎn)生的相-頻曲線來校正系統(tǒng)中的相-頻曲線，實(shí)現(xiàn)相位均衡的目的。如圖3所示為寬帶相位均衡器的同軸線終端開路時，不同同軸線長度所對應(yīng)的相-頻曲線圖。

在射頻微波系統(tǒng)中，微波元器件的特性阻抗一般均為50歐姆，因此，電磁波信號在一條特性阻抗為50歐姆均勻同軸線中的相位和衰減等參數(shù)都是線性變化的。但在本實(shí)施例中通過引入終端開路的同軸線，使從同軸線終端開路反射回來的信號的相位變化規(guī)律產(chǎn)生變化，從而可以得到所需的相-頻曲線來實(shí)現(xiàn)相位均衡的目的。

具體實(shí)施例2：與實(shí)施例1不同的是：本實(shí)用新型通過合理調(diào)節(jié)相位均衡器的可調(diào)延遲線4、優(yōu)化終端短路的同軸線3的特性阻抗大小以及改變同軸線3的長度L，得到我們所需的相-頻曲線，從而可以利用系統(tǒng)中引入的相位均衡器所產(chǎn)生的相-頻曲線來校正系統(tǒng)中的相-頻曲線，實(shí)現(xiàn)相位均衡的目的。如圖4所示為寬帶相位均衡器的同軸線終端短路時，不同同軸線長度所對應(yīng)的相-頻曲線圖。在本實(shí)施例中通過引入終端短路的同軸線，使從同軸線終端短路反射回來的信號的相位變化規(guī)律產(chǎn)生變化，從而可以得到所需的相-頻曲線來實(shí)現(xiàn)相位均衡的目的。

本實(shí)用新型實(shí)施例不限于同軸線，還可以選擇其他微波傳輸線，如微帶線等。如果選擇微帶線，整個寬帶相位均衡器可以同其他電路集成在一塊緊湊的電路板上，可以實(shí)現(xiàn)電路的小型化，集成化，由于其實(shí)現(xiàn)原理與上述實(shí)施例類似，此處不再贅述。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。