CN203466160U - 一种超宽带毫米波行波管输能窗 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超宽带毫米波行波管输能窗，由内导体、介质陶瓷、外导体、外壳和转接法兰焊接而成，内导体为细长圆柱针状结构，呈台阶分布，在尾部两个台阶之间用以渐变过渡段连接；介质陶瓷为圆筒结构，在宽带行波管工作频带（18-40GHz）带宽内满足电压驻波达到1.2以下，真空气密性良好，可应用到超宽带螺旋线行波管中，还可应用到K、Ka波段内别的频带范围的行波管中。
Description
技术领域
本实用新型属于微波电真空领域，尤其涉及一种超宽带毫米波行波管输能窗。
背景技术
现代军事技术的发展日新月异，系统电子装备对宽频带大功率发射器件也提出了越来越高的要求。螺旋线行波管是目前唯一能满足宽频带电子对抗发射机性能要求的微波功率器件，它具有大功率、高效率、高增益、宽频带和长寿命等特点，广泛地应用于各国防重点工程之中，被誉为装备的“心脏”。由于我国基础工作比较落后，以及种种现实条件因素的限制，我国生产水平与世界先进水平仍存在一定的差距。因此，研制宽频带行波管是研制先进的电子对抗发射机迫切需要解决的关键问题，也是提高电子装备整体性能的根本。宽频带行波管工作频带主要由慢波系统决定，但是宽的频带范围由输能窗的传输特性决定，输能窗性能的好坏与否直接决定慢波系统产生的互作用能量输出到管外的多少。
行波管输能窗在电气性能上，使微波信号尽可能无损耗地从管外传输线传送到慢波线（或从慢波线传送到管外传输线）。行波管的输能窗设计的良好与否，将直接影响到管子的工作频带以及增益和增益平坦度，要实现管内慢波线与管外传输线的良好匹配，就是要把管外传输线上的快电磁波完全转换为管内慢波线上的慢电磁波。随着传输电磁波的频带范围增加，各种频带对应的结构尺寸变化较大，宽带输能窗的设计更加困难，结构尺寸稍有偏差将会引起信号的明显反射。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是一种频响特性满足超宽带行波管工作带宽（18-40GHz）的超宽带毫米波行波管输能窗。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种超宽带毫米波行波管输能窗，包括内导体、介质陶瓷、外导体、外壳和转接法兰，
介质陶瓷为圆筒结构，顶部端面与内导体接触，底部端面及底部外周与外导体接触；
内导体为细长圆柱针状结构，从一端到另外一端呈台阶分布，分为四段，分别第一台阶、第二台阶、第三台阶和第四台阶，在尾部的第三台阶和第四台阶之间通过渐变过渡段连接，在第二台阶处，台阶端面和介质陶瓷端面接触，第三台阶外周与介质陶瓷的内孔相适配；内导体上的渐变过渡段位于介质陶瓷内孔内；
外导体包括外导体座和外导体环，外导体座为圆环状，在内孔内设有一个台阶，台阶底部端面和台阶内孔分别与介质陶瓷底部端面和外周适配；外导体环为圆柱状，在内孔内设有两个台阶，并以渐变段相连接，底部台阶内孔与介质陶瓷相适配，外导体环外周与外壳相适配；外导体座与外导体环之间通过垫片连接；
外壳是内外周均设有台阶的圆柱形，外壳的台阶内孔与外导体外周相适配，台阶端面与外导体座端面相适配；
转接法兰为带台阶的圆环形，台阶内孔与外壳外周相适配。
介质陶瓷为介电常数是8.9 的95氧化铝介质陶瓷。
本实用新型的优点在于，在超宽带行波管工作频带（18-40GHz）带宽内电压驻波比达到1.2以下，可应用到超宽带螺旋线行波管中，还可应用到K、Ka 波段内别的频带范围的行波管中。
附图说明
图1为本实用新型一种超宽带毫米波行波管输能窗的结构示意图；
图2为电压驻波比和频率的测试曲线图；
上述图中的标记均为：1、介质陶瓷，2、内导体，21、第一台阶，22、第二台阶、23、第三台阶，24、第四台阶，3、外导体环，4、外导体座，5、垫片，6、外壳，7、转接法兰。
具体实施方式
图1为本实用新型一种超宽带毫米波行波管输能窗的结构示意图；本实用新型的技术方案实施步骤如下：
1. 选择陶瓷的材料，根据材料的特性确定出介质陶瓷1的结构；
2. 设计内导体2的结构；
3. 根据内导体2和介质陶瓷1的结构设计外导体的结构；
4. 将内导体2、外导体和介质陶瓷1制作后，装配在一起，形成输能窗组件；
5. 根据输能窗组件的结构设计外壳6和转接法兰7的结构；
6. 将外壳6和转接法兰7制作后，同输能窗组件装配在一起，形成输能窗模型；
7. 将输能窗模型，一端连接慢波结构，一端连接外接头进行测量传输特性，检查能否满足设计要求。
选择介电常数为8.9的95氧化铝介质陶瓷，确定其结构形状为圆筒，在顶部端面和内导体2接触，在底部端面及底部外周方向和外导体接触。
根据陶瓷结构设计内导体2结构，内导体2为细长圆柱针状结构，从一端 到另外一端呈台阶分布，分为四段，在尾部两个台阶之间用以渐变过渡段连接，在其最大台阶处即第二台阶22处，台阶端面和介质陶瓷1端面接触，最大台阶之下的台阶即第三台阶23外周与介质陶瓷1的内孔接触；内导体2针上的渐变过渡段位于介质陶瓷1内孔内。
设计外导体结构，外导体分为外导体座4和外导体环3，外导体座4为圆环状，在内孔方向上有1个台阶，台阶底部端面与台阶内孔分别与介质陶瓷1底部端面和外周接触；外导体环3为圆柱状，在内孔方向上有两个台阶，以渐变段相连接，底部台阶内孔与介质陶瓷1接触，外导体换外周与外壳6接触；外导体座4与外导体环3之间用一垫片5连接。
将内导体2、外导体和介质陶瓷1制作后，在相互接触处用导电胶或者金属焊接固定，形成输能窗组件。
根据输能窗组件的结构设计外壳6和转接法兰7的结构，外壳6为内外周均带台阶的圆柱状，转接法兰7为圆环状。外壳6的台阶内孔与外导体外周接触，台阶端面与外导体端面接触。转接法兰7台阶内孔与外壳6外周接触。
将外壳6和转接法兰7制作后，同输能窗组件装配在一起，形成输能窗模型。
将输能窗模型一端连接行波管的慢波结构，一端连接外接头，在网络分析仪上测量传输特性，进行电压驻波比测量，得到如图2所示曲线，可以满足工作频带内电压驻波比低于2.5的要求。
在超宽带行波管工作频带（18-40GHz）带宽内满足电压驻波达到1.2以下，真空气密性良好，可应用到超宽带螺旋线行波管中，还可应用到K、Ka波段内别的频带范围的行波管中。
上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现 并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种超宽带毫米波行波管输能窗，其特征在于：包括内导体（2）、介质陶瓷（1）、外导体、外壳（6）和转接法兰（7），
介质陶瓷（1）为圆筒结构，顶部端面与内导体（2）接触，底部端面及底部外周与外导体接触；
内导体（2）为细长圆柱针状结构，从一端到另外一端呈台阶分布，分为四段，分别第一台阶（21）、第二台阶（22）、第三台阶（23）和第四台阶（24），在尾部的第三台阶（23）和第四台阶（24）之间通过渐变过渡段连接，在第二台阶（22）处，台阶端面和介质陶瓷（1）端面接触，第三台阶（23）外周与介质陶瓷（1）的内孔相适配；内导体（2）上的渐变过渡段位于介质陶瓷（1）内孔内；
外导体包括外导体座（4）和外导体环（3），外导体座（4）为圆环状，在内孔内设有一个台阶，台阶底部端面和台阶内孔分别与介质陶瓷（1）底部端面和外周适配；外导体环（3）为圆柱状，在内孔内设有两个台阶，并以渐变段相连接，底部台阶内孔与介质陶瓷（1）相适配，外导体环（3）外周与外壳（6）相适配；外导体座（4）与外导体环（3）之间通过垫片（5）连接；
外壳（6）是内外周均设有台阶的圆柱形，外壳（6）的台阶内孔与外导体外周相适配，台阶端面与外导体座（4）端面相适配；
转接法兰（7）为带台阶的圆环形，台阶内孔与外壳（6）外周相适配。
2.如权利要求1所述的超宽带毫米波行波管输能窗，其特征在于：介质陶瓷（1）为介电常数是8.9 的95氧化铝介质陶瓷。
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