双通道开关型高功率微波辐射器的制作方法

本发明涉及宽谱高功率微波技术领域，尤其是涉及一种可双路输出的高功率微波辐射器。

背景技术：

高功率微波技术的高速发展，推动了其在工业和军事等领域的广泛应用；近年来，很多应用领域期望可以进一步提高微波辐射功率，并能够调制出不同频率的微波信号；因此，多路同步/异步高功率微波辐射器成为高功率微波技术的一个重要研究方向，且具有很好的应用前景。

开关型振荡器是一种结构简单的高功率微波调制器件，目前主要是单路辐射信号，如果需要提高输出功率时，大多采用多根振荡器并联进行功率合成的方法，这会不可避免地造成系统体积庞大，特别是每一路起振开关的放电抖动难以控制，极易造成合成效率的降低。

双通道开关高功率微波振荡器能够产生两路高功率微波，由于仅采用了一个气体开关，因此避免了时基抖动的问题；而且通过调整每段传输线的长度，可以单独控制每一路高功率微波的频率。

技术实现要素：

要解决的技术问题

针对目前高功率微波合成效率低、体积庞杂等问题。本发明提供了一种双通道开关型高功率微波辐射器，通过一个共用的起振开关和阻抗失配引发的电磁波折反射，能够产生一定频率的双路高功率微波。

技术方案

一种双通道开关型高功率微波辐射器，其特征在于包括双通道开关型振荡器和两套宽带天线；所述双通道开关型振荡器整体呈现同轴圆柱结构，包括内导体、外导体、端口绝缘子、气体开关、气体开关绝缘子、充气嘴、充油嘴和d-dot探针；双通道开关型振荡器被气体开关分为两段圆柱状的同轴传输线结构；利用两个端口绝缘子和两个气体开关绝缘子，将内导体固定在外导体的轴心处，并且通过o型圈将内导体、外导体之间区域分为油介质和气介质两个绝缘空间；充油嘴和充气嘴分别布置在外导体上；两个d-dot探针分别布置在双通道开关型振荡器的两端，用于测量调制振荡电压波形；两套宽带天线分别接至双通道开关型振荡器的两端。

所述双通道开关型振荡器的特征阻抗z1可用下式计算：

式中：μ为填充绝缘介质的相对磁导率，εr为填充绝缘介质的相对介电常数，d为外导体的内径，d为内导体的外径；所述宽带天线的阻抗z2要明显大于所述双通道开关型振荡器的特征阻抗z1；则调制微波的峰值为：

式中，ua为调制后微波的峰值，ub为气体开关的放电电压；所述双通道开关型振荡器内部填充的绝缘介质通过端口绝缘子和气体开关绝缘子被固定和密封；传输线的长度，即从气体开关到所述双通道开关型振荡器的两个端口处，分别为l1和l2，则调制出高功率微波的中心频率f1和f2分别为：

式中：c为光速。

所述气体开关由环形电极，环形电极对应的外导体部分以及两个气体开关绝缘子构成；整体呈现为圆环形结构，截面可以是圆形、椭圆形或矩形；气体开关内部可以填充n2、h2、sf6和空气，并且通过改变气介质绝缘空间内部的气压调整开关放电电压。

所述端口绝缘子和气体开关绝缘子内外表面均设计有波浪形结构，以便提高沿面闪络电压；绝缘子上下表面均配有密封槽和o型圈；绝缘子的材质为尼龙、聚四氟乙烯或有机玻璃。

所述宽带天线通过螺纹与所述双通道开关型振荡器的内导体连接；天线形式为锥形天线或螺旋天线。

有益效果

本发明提出的一种

1.双通道开关型高功率微波辐射器具有体积紧凑、结构简单，而且便于加工和调试，可适应多种应用环境。

2.双通道开关型高功率微波辐射器利用阻抗失配引发的电磁波折反射可以产生一定频率的微波；而且能够同步或异步输出两路信号，每一路的信号的频率可以单独调节。

3.双通道开关型高功率微波辐射器由于仅采用了一个气体开关，因此消除了开关抖动的影响，大大提高了辐射信号的合成效率。

附图说明

图1双通道开关型高功率微波辐射器的正视剖面图；

图2是双通道开关型高功率微波辐射器同时输出的两路同频率微波波形；

图3是双通道开关型高功率微波辐射器分时输出的两路不同频率微波波形；

其中：1是外导体；2是内导体；3是气体开关；4是宽带天线；5是端口绝缘子；6是气体开关绝缘子；7是d-dot电压探针；8是充油嘴；9是充气嘴。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

双通道开关型高功率微波振荡器，当开关型振荡器的充电电压达到了气体开关放电电压时，开关型振荡器内外导体发生短路，并产生一个电磁波；由于传输线阻抗与宽带天线阻抗失配，在传输线内部产生电磁波的折反射，形成一定频率的振荡。

参见图1，示出了双通道开关型高功率微波辐射器的正视剖面图，图2示出了双通道开关型高功率微波辐射器同时输出的两路同频率微波波形，图3示出了双通道开关型高功率微波辐射器分时输出的两路不同频率微波波形。

一种双通道开关型高功率微波辐射器，包括双通道开关型振荡器和两套宽带天线4；其中，所述双通道开关型振荡器由外导体1、内导体2、气体开关3、宽带天线4、端口绝缘子5、气体开关绝缘子6、d-dot电压探针7、充油嘴8和充气嘴9组成，所述双通道开关型高功率微波辐射器呈现同轴柱状结构，通过共用的气体开关3将双通道开关型振荡器分为两段同轴传输线结构，其中，外导体1接地，内导体2接高电压；充油嘴8和充气嘴9分别布置在所述外导体1上；两个d-dot探针7分别布置在所述双通道开关型振荡器的两端，用于测量调制振荡电压波形；两套宽带天线4分别接至所述双通道开关型振荡器的两端。

所述的端口绝缘子5和气体开关绝缘子6，将内导体2固定在圆筒状外导体1的轴心处，并且通过o型圈将内、外导体之间区域分为油介质和气介质两个绝缘空间。

所述的双通道开关型振荡器的特征阻抗z1可用下式计算：

式中：μ为填充绝缘介质的相对磁导率，εr为填充绝缘介质的相对介电常数，d为外导体的内径，d为内导体的外径；

所述的宽带天线阻抗z2要明显大于所述双通道开关型振荡器的特征阻抗z1；则调制微波的峰值为：

式中，ua为调制后微波的峰值，ub为气体开关的放电电压；

所述的双通道开关型振荡器内部填充的绝缘介质通过端口绝缘子和气体开关绝缘子被固定和密封；传输线的长度，即从气体开关到所述双通道开关型振荡器的两个端口处，分别为l1和l2，则调制出高功率微波的中心频率f1和f2分别为：

式中：c为光速。

所述的气体开关3由环形电极，外导体以及两个气体开关绝缘子构成；整体呈现为圆环形结构，截面可以是圆形、椭圆形或矩形；气体开关被两个内部可以填充n2、h2、sf6和空气，并且通过改变气介质绝缘空间内部的气压调整开关放电电压。

所述的端口绝缘子和气体开关绝缘子内外表面均设计有波浪形结构，以便提高沿面闪络电压；绝缘子上下表面均配有密封槽和o型圈；绝缘子的材质可以是尼龙、聚四氟乙烯和有机玻璃等。

所述的宽带天线通过螺纹与所述双通道开关型振荡器的内导体连接；天线形式可以是锥形天线、螺旋天线等。