专利名称：一种用于回旋放大器的多波导输出结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及电真空器件技术领域，特别涉及一种用于回旋放大器 的多波导输出结构。
背景技术：
回旋放大器通常工作于高次模式以提高其输出功率能力。目前这 种放大器的输出方式主要有两种 一种是直接从轴向输出回旋放大器 产生的高次模式电磁波；其二是利用内置或外置准光模式变换器将高
次模式转换为准光高斯波束输出。
不过，高次模式不是一种线极化模式，不适合作为常用电子系统
的传输模式；准光高斯波束不是一个单一模式，不能应用于工作于单 一工作模式的电子系统，从而限制了这种高功率毫米波器件(即回旋 放大器)的应用范围。
发明内容
(一) 要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于回旋放大器的多 波导输出结构，以实现毫米波段高次模式向单一基模工作的转换，解 决单一波导输出功率容量不足的问题，并提高输出功率容量，适应基 次模式的线极化输出，同时有效抑制寄生模式振荡。
(二) 技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种用于回旋放大器的多波导输 出结构，该结构包括
由同轴线的内圆柱腔2和外同轴腔9构成的复合腔，该内圆柱腔2
与外同轴腔9通过公共壁8进行区隔；位于公共壁8上周期排列的多个矩形耦合孔7;
位于内圆柱腔2与外同轴腔9轴向两端、与公共壁8相互垂直的 第一竖壁3和第二竖壁5;
连接于第一竖壁3的高次模式圆波导1; 连接于第二竖壁5的相对小的圆波导6;
位于外同轴腔9的外壁10上周期排列的多个矩形耦合孔7';
与外同轴腔9上矩形耦合孔7'耦合连接的多个输出波导4。
优选地，所述矩形耦合孔7均匀分布在公共壁8所在圆周上，且
尺寸和大小都相同，用于内圆柱腔2与外同轴腔9之间工作模式的耦 合。
优选地，所述高次模式圆波导1，用于提供工作模式耦合进入内圆 柱腔2。
优选地，所述相对小的圆波导6，用于提供电子注通道，实现工作 模式的截止。
优选地，所述矩形耦合孔7'均匀分布在外同轴腔9的外壁10所在 圆周上，且尺寸和大小都相同，用于外同轴腔9与输出波导4之间工 作模式的耦合。
优选地，所述矩形耦合孔7'的尺寸与标准波导尺寸一致，每个矩 形耦合孔7'都与一向外延伸的标准波导相连接。
优选地，所述矩形耦合孔7'的中心线角向位置位于公共壁8上相 邻两矩形耦合孔7中心线夹角的平分线上；同时，公共壁8上矩形耦 合孔7中心线角向位置位于外同轴腔9的外壁10上相邻两矩形耦合孔 7'中心线夹角的平分线上。
优选地，所述高次模式圆波导1与内圆柱腔2之间是圆孔耦合， 所述内圆柱腔2与外同轴腔9之间是矩形耦合孔7径向耦合，所述外 同轴腔9与输出波导4之间是标准波导矩形孔耦合。
优选地，该多波导输出结构的工作过程如下输入高次模式TEon 信号从下端高次模式圆波导1进入内圆柱腔2，激起该内圆柱腔2中的 过渡工作模式，上端的圆波导6足够小，对过渡工作模式截止，过渡 工作模式只能通过公共壁8上多个矩形耦合孔7将电磁能量耦合进入外同轴腔9，激起外同轴腔9中过渡工作模式，该过渡工作模式在多个
输出波导4中激起等幅同相的TE,o矩形波导模输出，完成高次模式向
低次模式之间的转换，同时改善系统输出功率和频带宽度的能力。 (三)有益效果
1、 利用本发明，实现了毫米波段高次模式向单一基模工作的转换， 解决了单一波导输出功率容量不足的问题，并提高了输出功率容量，
适应基次模式的线极化输出，同时有效抑制了寄生模式振荡。
2、 本发明通过合理选择耦合孔的结构、尺寸和耦合方式以及复合 腔中的工作模式，实现了输入圆波导高次模和输出多个矩形波导中线 极化基模之间的匹配耦合和转换以及寄生模式的合理抑制设计思想。
3、 本发明通过特殊的耦合方式和多波导输出，结合复合腔中电磁 模式的谐振、耦合和变换，有效提高了系统矩形波导中线极化基模的 功率输出能力，拓宽了工作频带，有效抑制了寄生模式。
图1为本发明提供的多波导输出结构实施例的纵向剖面结构示 意图2为图1中A—A断面的剖面图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具 体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
为了提高输出功率容量，适应基次模式的线极化输出，同时有效 抑制寄生模式振荡，本发明通过特殊的耦合方式，将回旋放大器中的 高次模式转换成线极化基模输出，通过多个输出波导提高放大器的高 功率输出能力，同时在有效抑制模式竞争的基础上，展宽输出频带。
本发明是一种结合谐振、耦合和传输为一体的多波导输出结构， 是通过金属的机械加工和组合实现的。它是一种通过从回旋放大器工 作的高次模式到线极化基模的多波导输出结构。输入工作模式是TE0n圆波导模，输出工作模式是TEn)矩形波导模。
图1和图2给出了一个四波导输出系统实施例的结构图。其中， 图1为本发明提供的多波导输出结构实施例的纵向剖面结构示意图，
图2为图1中A—A断面的剖面图。
该多波导输出结构包括高次模式圆波导l、内圆柱腔2、电子注
通道(即相对小的圆波导)6、外同轴腔9和多个输出波导4。具体结 构由一个高次模式圆波导1、 一个内圆柱腔2、 一个竖壁3、四个输出 波导4、 一个竖壁5、 一个电子注通道6、公共壁8上四个矩形耦合孔 7、 一个公共壁8、 一个外同轴腔9、 一个外同轴腔外壁IO和外同轴腔 外壁10上四个矩形耦合孔7'。
在所述复合腔的内圆柱腔2和外同轴腔9之间具有一公共壁8;在 所述公共壁8上具有四个矩形耦合孔7均布在圆周上，它们的尺寸和 大小都相同，用于内圆柱腔2和外同轴腔9之间工作模式的耦合。
在内圆柱腔2和外同轴腔9轴向的两端部有竖壁，竖壁与公共壁8 相互垂直，竖壁上轴向都具有圆孔，用于提供电子注通道和工作模式 的耦合转换或截止；上端相对小的圆波导6对工作模式进行截止，下 端相对大的高次模式圆波导孔1提供工作模式耦合进入内圆柱腔2。
所述外同轴腔体外壁10上也有与公共壁8上相同数量的矩形耦合 孔7'均布在圆周上，用于外同轴腔9和基模输出波导4工作模式之间 的耦合；外同轴腔外壁10上矩形耦合孔7'的中心线角向位置正好位于 公共壁8上相邻两矩形耦合孔7中心线夹角的平分线上；同时，公共 壁8上矩形耦合孔7中心线角向位置也正好位于外同轴腔体外壁10上 相邻两矩形耦合孔7'中心线夹角的平分线上。
所述多波导输出结构工作过程如下输入高次模式信号从下端高 次模式圆波导1进入内圆柱腔2，激起该腔中的过渡工作模式。上端的 圆波导6足够小，对过渡工作模式进行截止，过渡工作模式只能通过 公共壁8上多个矩形耦合孔7将电磁能量耦合进入外同轴腔9，激起外 同轴腔9中过渡工作模式，该过渡工作模式在多个输出波导4中激起 等幅同相的基模输出，完成高次模式向低次模式之间的转换，同时改 善系统输出功率和频带宽度的能力。以上所述，仅为本发明中的具体实施方式
，但本发明的保护范围 并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内， 可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此， 本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1、一种用于回旋放大器的多波导输出结构，其特征在于，该结构包括由同轴线的内圆柱腔(2)和外同轴腔(9)构成的复合腔，该内圆柱腔(2)与外同轴腔(9)通过公共壁(8)进行区隔；位于公共壁(8)上周期排列的多个矩形耦合孔(7)；位于内圆柱腔(2)与外同轴腔(9)轴向两端、与公共壁(8)相互垂直的第一竖壁(3)和第二竖壁(5)；连接于第一竖壁(3)的高次模式圆波导(1)；连接于第二竖壁(5)的相对小的圆波导(6)；位于外同轴腔(9)的外壁(10)上周期排列的多个矩形耦合孔(7′)；与外同轴腔(9)上矩形耦合孔(7′)耦合连接的多个输出波导(4)。
2、 根据权利要求l所述的用于回旋放大器的多波导输出结构，其 特征在于，所述矩形耦合孔(7)均匀分布在公共壁(8)所在圆周上， 且尺寸和大小都相同，用于内圆柱腔(2)与外同轴腔(9)之间工作 模式的耦合。
3、 根据权利要求l所述的用于回旋放大器的多波导输出结构，其 特征在于，所述高次模式圆波导(1)，用于提供工作模式耦合进入内 圆柱腔(2)。
4、 根据权利要求l所述的用于回旋放大器的多波导输出结构，其 特征在于，所述相对小的圆波导(6)，用于提供电子注通道，实现工 作模式的截止。
5、 根据权利要求l所述的用于回旋放大器的多波导输出结构，其 特征在于，所述矩形耦合孔(7')均匀分布在外同轴腔(9)的外壁(10) 所在圆周上，且尺寸和大小都相同，用于外同轴腔(9)与输出波导(4) 之间工作模式的耦合。
6、 根据权利要求l所述的用于回旋放大器的多波导输出结构，其 特征在于，所述矩形耦合孔(7')的尺寸与标准波导尺寸一致，每个矩 形耦合孔(7')都与一向外延伸的标准波导相连接。
7、 根据权利要求l所述的用于回旋放大器的多波导输出结构，其 特征在于，所述矩形耦合孔(7')的中心线角向位置位于公共壁(8) 上相邻两矩形耦合孔(7)中心线夹角的平分线上；同时，公共壁(8)上矩形耦合孔(7)中心线角向位置位于外同轴腔(9)的外壁(10) 上相邻两矩形耦合孔(7')中心线夹角的平分线上。
8、 根据权利要求l所述的用于回旋放大器的多波导输出结构，其 特征在于，所述高次模式圆波导(1)与内圆柱腔(2)之间是圆孔耦 合，所述内圆柱腔(2)与外同轴腔(9)之间是矩形耦合孔(7)径向 耦合，所述外同轴腔(9)与输出波导(4)之间是标准波导矩形孔耦 合°
9、 根据权利要求l所述的用于回旋放大器的多波导输出结构，其特征在于，该多波导输出结构的工作过程如下输入高次模式TE。J言号从下端高次模式圆波导(l)进入内圆柱腔 (2)，激起该内圆柱腔(2)中的过渡工作模式，上端的圆波导(6) 足够小，对过渡工作模式截止，过渡工作模式只能通过公共壁(8)上 多个矩形耦合孔(7)将电磁能量耦合进入外同轴腔(9)，激起外同轴 腔(9)中过渡工作模式，该过渡工作模式在多个输出波导(4)中激 起等幅同相的TE'o矩形波导模输出，完成高次模式向低次模式之间的 转换，同时改善系统输出功率和频带宽度的能力。
全文摘要
本发明公开了一种用于回旋放大器的多波导输出结构，该结构包括由同轴线的内圆柱腔和外同轴腔构成的复合腔，该内圆柱腔与外同轴腔通过公共壁进行区隔；位于公共壁上周期排列的多个矩形耦合孔；位于内圆柱腔与外同轴腔轴向两端、与公共壁相互垂直的第一竖壁和第二竖壁；连接于第一竖壁的高次模式圆波导；连接于第二竖壁的相对小的圆波导；位于外同轴腔的外壁上周期排列的多个矩形耦合孔；与外同轴腔上矩形耦合孔耦合连接的多个输出波导。利用本发明，实现了毫米波段高次模式向单一基模工作的转换，解决了单一波导输出功率容量不足的问题，并提高了输出功率容量，适应基次模式的线极化输出，同时有效抑制了寄生模式振荡。
文档编号H01P3/06GK101562268SQ20081010422
公开日2009年10月21日 申请日期2008年4月16日 优先权日2008年4月16日
发明者敏 朱, 尹 李, 罗积润, 袁广江, 炜 郭 申请人:中国科学院电子学研究所