高峰值功率微波输出装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种高峰值功率微波输出装置，其中从输出腔获得的高峰值功率微波通过第一波导H-T分支(1)，将输入功率一分为二，一路通过左边的第一输出窗(2)、第一弯波导(4)和第二直波导(6)传输，另一路经过第一直波导(3)、第二弯波导(5)和第二输出窗(7)传输，两路高峰值功率微波在第二波导H-T分支(8)处实现了功率的合成传输。本发明简单易行，该结构具有加工容易，工艺处理难度小等特点，相对于传统的单窗输出装置，具有输出功率高、反射小和插损小等特点，可以更加稳定可靠的工作。
【专利说明】高峰值功率微波输出装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电真空【技术领域】，尤其涉及一种高峰值功率微波输出装置。
【背景技术】
[0002]微波电真空器件，由于具有高功率、高增益和高效率等特点，在粒子加速器、激光武器和大科学装置等领域有着很大的应用前景。然而随着峰值功率的提高，其输出装置在高峰值功率状态下，输出窗的击穿和损坏是影响电真空器件可靠性、稳定性和寿命的重要因素。在S波段，随着功率容量的增加，特别是在粒子加速器、高峰值功率微波武器和大科学装置中，需要的峰值功率达到150丽以上，对于普通的氧化铝窗，即使采用最优化的结构，目前的实验表明，也很难实现单窗输出功率突破150MW。实验表明，高峰值功率输出窗的损坏类型有三种:1)介电故障导致陶瓷窗片穿孔，当窗片表面电场强度超过材料的介电强度时引起打火；2)窗片过热导致窗片炸裂，由于窗片的热损耗造成不同部位的温度差，从而产生热应力，当热应力大于陶瓷材料的抗弯强度时，造成窗片炸裂；3)窗片和窗框焊接处的热应力引起输出窗漏气。这三种类型说明了单窗容量是有限的，高峰值功率微波的传输是不稳定的，要稳定可靠传输，必须在输出结构上有所改进和创新。
[0003]本发明考虑到输出峰值功率大，采用了双窗微波输出装置，从而大大降低了峰值功率对单窗的功率容量的要求，使得该输出装置具有更高的峰值功率容量和可靠性，且稳定性更高。
【发明内容】
[0004]鉴于上述技术问题，本发明提供了一种高峰值功率微波输出装置，以实现高峰值功率微波的稳定可靠传输，具体技术方案如下:
[0005]一种高峰值功率微波输出装置，具有第一波导H-T分支I结构，将所述微波分成两路进行传输。
[0006]优选地，所述高峰值功率微波输出装置还具有第二波导H-T分支8，将通过两路传输的高峰值功率微波进行了合成，并传输给负载。
[0007]优选地,在第一、第二波导H-T分支1、8之间还包括直波导3、6和弯波导4、5，使微波在第一、第二波导H-T分支1、8之间形成两个传输路径。
[0008]优选地，通过第一波导H-T分支I两路传输的微波功率大致相同，分别经过第一、第二输出窗2、7传输。
[0009]优选地，所述第一、第二输出窗2、7能够实现真空密封，且具有80MW的功率容量。
[0010]优选地，所述高峰值功率微波为S波段的微波。
[0011]从上述技术方案可以看出，本发明的高峰值功率微波输出装置具有以下有益效果:
[0012](I)采用波导H-T分支结构可以有效实现功率分配和合成，在提高电真空器件的传输功率容量方面有其独特的优势；[0013](2)采用双窗微波输出结构，可以工作在更高的峰值功率，从而有效改善单窗功率容量有限的不利因素，大大提高电真空器件的输出功率容量，且结构简单，易于制造使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的高峰值功率微波输出装置的工作原理图；
[0015]图2为本发明的高峰值功率微波输出装置的电场分布图；
[0016]图3为本发明的高峰值功率微波输出装置的结构图；
[0017]图4为本发明的波导H-T分支的结构示意图；
[0018]图5为本发明的波导H-T分支的微波功率分配结构示意图；
[0019]图6为本发明的波导H-T分支的微波功率合成结构示意图；
[0020]图7为本发明的输出窗的结构示意图；
[0021]图8为本发明的输出窗中高功率微波传输时电场在窗片中的分布。
[0022]【本发明主要元件附图标记说明】
[0023]I第一波导H-T分支； [0024]2第一输出窗；
[0025]3第一直波导；
[0026]4第一弯波导；
[0027]5第二弯波导；
[0028]6第二直波导；
[0029]7第二输出窗；
[0030]8第二波导H-T分支。
【具体实施方式】
[0031]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。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属【技术领域】中的普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。
[0032]在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种S波段高峰值功率微波输出装置。图3为本发明所述实施例的S波段高峰值功率微波输出装置的结构示意图。如图3所示，本发明的S波段高峰值功率微波输出装置包括:第一波导H-T分支1、第一输出窗2、第一直波导3、第一弯波导4、第二弯波导5、第二直波导6、第二输出窗7和第二波导H-T分支8，高峰值功率微波馈入第一波导H-T分支1，分两路输出，经过直波导、弯波导和输出窗，到达第二波导H-T分支8的两个端口，第二波导H-T分支8有效地将两路功率实现了功率合成，然后传输给负载。
[0033]以下分别对本实施例的S波段高峰值功率输出装置的各个组成部分进行详细描述。
[0034]本发明的S波段高峰值功率微波输出装置的各个组成部分的结构是通过电性能设计、工程设计、精密机械加工、钎焊和烘排除气等过程实现的。[0035]参照图4，波导H-T分支是由两段互相垂直的同一标准波导构成，该结构具有功率分配和功率合成的作用，其中，第一波导H-T分支I是实现功率的分配，微波在该结构中传输时电场分布如图5所不,它的下端与电真空器件的输出腔连接,输出腔产生的高峰值功率微波通过第一波导H-T分支I传输，目的是将馈入的高峰值功率微波S3进行功率分配，分成S1、S2两路传输。第一波导H-T分支左边的分支直接与输出窗I的右端连接，右边的分支与直波导I的左端连接。第二波导H-T分支8是实现两路功率的合成，微波在该结构中传播时的电场分布如图6所不,从SI和S2传输的高功率微波在S3处合成,合成的高功率微波通过波导传输至负载。
[0036]图7是输出窗的结构示意图，是由氧化铝陶瓷窗片和圆波导钎焊而成，在高峰值功率微波传输时，输出窗的电场分布如图8所不。
[0037]参照图3，与第一输出窗2的左边连接的是第一弯波导4，第一弯波导4的目的是将微波传输方向改变180°，第一弯波导4上端连接的是第二直波导6。
[0038]参照图3，与第一波导H-T分支I的右端连接的是第一直波导3，与第一直波导3的右端连接的是第二弯波导5，其作用与第一弯波导4 一致，与第二弯波导5的上端左侧连接的是第二输出窗7,其作用和功能与第一输出窗2 —致。
[0039]参照图3，第二波导H-T分支8的右下端与第二输出窗7的左端连接，第二波导H-T分支8的左下端与第二直波导6的右端连接。第二波导H-T分支8如图6所示，目的是将端口 SI和端口 S2馈入的微波在端口 S3实现微波功率合成，其合成的功率传输给与连接第二波导H-T分支8的上端的负载。
[0040]至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明S波段高峰值功率微波输出装置有了清楚的认识。
[0041]此外，上述对各元件的定义并不限于实施方式中提到的各种具体结构或形状，本领域的普通技术人员可对其进行简单地熟知地替换，例如:
[0042](I)输出窗的结构不限于圆形窗，可以替换成标准的和/或非标准的类似结构；
[0043](2)波导H-T分支的结构参数，可以采用不同频段标准波导的参数来代替，不限于S波段；
[0044](3)本领域的普通技术人员可以对波导H-T分支进行更多的组合使用，例如形成四路、六路、八路等微波功率的分配和/或合成，以适应更多更复杂的应用场合。
[0045]经过系列试验论证，本发明的高峰值功率微波输出装置，相比传统单窗输出装置，可以在更高峰值功率下工作，大大提高了输出系统各项性能指标；且本发明简单易行，该结构具有加工容易，工艺处理难度小等特点，相对于传统的单窗输出装置，具有输出功率高、反射小和插损小等特点，可以更加稳定可靠的工作。
[0046]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种高峰值功率微波输出装置，具有第一波导H-T分支(I)结构，将所述微波分成两路进行传输。
2.根据权利要求1所述的高峰值功率微波输出装置，还具有第二波导H-T分支(8)，将通过两路传输的高峰值功率微波进行了合成,并传输给负载。
3.根据权利要求2所述的高峰值功率微波输出装置，其中在第一、第二波导H-T分支(1、8)之间还包括直波导(3、6)和弯波导(4、5)，使微波在第一、第二波导H-T分支(1、8)之间形成两个传输路径。
4.根据权利要求1所述的高峰值功率微波输出装置，其中通过第一波导H-T分支(I)两路传输的微波功率大致相同，分别经过第一、第二输出窗(2、7)传输。
5.根据权利要求4所述的高峰值功率微波输出装置，其中所述的第一、第二输出窗(2、7)能够实现真空密封，且具有80MW的功率容量。
6.根据权利要求1所述的高峰值功率微波输出装置，其中所述高峰值功率微波为S波段的微波。
【文档编号】H01P1/08GK104022429SQ201410300679
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】钟勇, 王勇, 范俊杰 申请人:中国科学院电子学研究所