共焦波导陶瓷开口环形柱微波吸收装置的制作方法

本发明属于微波、毫米波和太赫兹器件
技术领域：
，具体地说是一种共焦波导介质陶瓷环微波吸收装置，可以应用在毫米波、太赫兹波段的共焦波导回旋放大器件和共焦波导回旋振荡器件。
背景技术：
：回旋行波管是一种基于电子回旋脉塞效应的电真空放大器，在毫米波乃至太赫兹频段能够实现大功率、宽频带、高效率的电磁波功率输出，它在高分辨率毫米波成像、毫米波对抗、电子战和微波通信系统等方面具有重要的应用前景。目前，回旋行波管仍处于发展阶段，为了增加回旋行波管的输出功率，一般采用的是增大腔体的横截面，即采用高阶模式工作，但这样就引入了模式竞争，造成无法稳定工作。由于模式竞争问题的困扰，高阶模式和高频率回旋行波管总体发展水平不高，所以还没有得到广泛的应用，为了控制寄生模式振荡，保证单模高效稳定工作，共焦波导结构应运而生。共焦波导结构是由美国mit提出的一种新型互作用结构，它是由两块柱面镜组成，其中波导的几何中心和柱面镜的焦点重合，并且它是一种横向开放结构，因此共焦波导结构的两边存在衍射，由于衍射损耗的存在，使得共焦波导具有了天然的衰减特性，而这种衰减对不同的模式是不同的，这种特性正好可以用于对返波互作用竞争模式的抑制，即共焦波导结构本身具有的模式选择特性，有效解决了传统回旋器件由于尺寸共度现象难于工作在w波段和更高的太赫兹频段的困难。mit首先进行了140ghz共焦波导回旋行波管试验研究，该管采用了两级集中衰减截断的高频互作用结构来切断寄生模式返波振荡回路，热测结果表明，该管在中心频率点处得到了820w的稳定输出和1.5ghz的3db带宽(详见“anovelwideband140ghzgyrotronamplifier”，作者：colind.joye等人，2008年)。国内中国工程物理研究院也对140ghz工作于he06模的共焦波导回旋行波管进行了研究和设计,设计中通过在外套筒内壁上涂覆吸波材料涂层(如附图2所示)来吸收衍射出的电磁波，防止寄生模式反射回互作用结构，但其对衍射出的电磁波吸收不完全，输出效率不高。技术实现要素：针对
背景技术：
中所存在的问题，本发明提出了一种共焦波导陶瓷开口环形柱微波吸收装置，该结构采用陶瓷开口环形柱来吸收从高频互作用结构中辐射出的能量，并且衍射出的微波可以在环形柱腔体中多次来回反射和吸收，相比在矩形外套筒涂覆介质吸波材料，该结构能更好抑制返波振荡，还可以防止局部过热，较大程度上解决了高频互作用系统的散热问题，提高了共焦波导回旋行波管的稳定性。此外，在相同空间体积时，由于开口环形柱具有更大的内表面面积，吸收辐射电磁波的表面积更大，对微波吸收效率更高，提高了共焦波导回旋行波管平均功率容量和稳定性。本发明采取以下的技术方案实现：一种共焦波导陶瓷开口环形柱微波吸收装置，包括上下对称设置的开放共焦波导镜面、其两端的延伸段分别为输入输出端、以及对称设置于其两侧的开口环形柱，其特征在于：所述开口环形柱的中轴线位于共焦波导镜面互作用区之外；开口环形柱的开口宽度大于共焦波导镜面两侧的开口宽度，其纵向长度大于或等于输入端、共焦波导镜面和输出端的纵向长度之和。进一步地，所述开口环形柱的材料为高损耗陶瓷，如sic、pn等耐热性好的陶瓷。进一步地，所述开口环形柱为开口圆环柱时，微波吸收效果较好。从共焦波导腔体内衍射出的电磁波会在开口环形柱腔体内多次来回反射和吸收，吸收效率高，有效防止了衍射出的微波二次反射回到高频互作用结构中，提高了管子稳定性。此外，开口环形柱结构相比矩形结构有更大的微波吸收面积，并且对电磁波的多次反射吸收可以避免陶瓷环局部过热，因而具有更高的平均功率容量。附图说明附图1是本发明提供的共焦波导陶瓷开口环形柱微波吸收装置三维结构图。附图2是
背景技术：
提供的矩形外套筒内表面涂覆介质吸波材料横截面结构图。附图3是本发明提供的共焦波导陶瓷开口环形柱微波吸收装置横截面结构图。附图标号说明：1表示开放共焦波导镜面；2表示陶瓷开口环形柱；3表示输入端；4表示输出端；5表示共焦波导镜面；6表示吸波材料涂层；7表示共焦波导金属外套筒。具体实施方式以下结合w波段的he04模共焦波导回旋行波管高频互作用系统设计实例以及附图对本发明作进一步的详细阐述：表1共焦波导回旋行波管微波吸收装置主要结构参数输入端开放共焦波导镜面陶瓷开口环形柱输出端曲率半径(mm)775.57横向宽度(mm)66—6纵向长度(mm)1514317315两侧开口间距(mm)555.55厚度——1.5—附图1为共焦波导陶瓷开口环形柱微波吸收装置三维结构图，在开放共焦波导镜面即高频互作用结构的两侧设置陶瓷开口环形柱(2)，陶瓷开口环形柱的纵向长度大于或等于输入端(3)、共焦波导镜面和输出端(4)的纵向长度之和，可以对衍射出的电磁波多次反射吸收，防止二次反射回高频互作用结构，提高行波管工作稳定性。附图2是
背景技术：
提供的矩形外套筒内表面涂覆介质吸波材料横截面结构图，它采用矩形的金属外套筒，垂直介质表面入射的电磁波经吸波材料吸收后，未完全吸收的微波会直接反射进入高频互作用区，图中给出了微波反射的示意图。附图3是本发明提供的共焦波导陶瓷开口环形柱微波吸收装置横截面结构图，衍射的能量会在陶瓷开口环形柱结构中多次反射，被多次吸收，避免了将电磁波反射回高频互作用系统，也避免了局部过热，一定程度上解决了高频互作用系统的散热问题。图中给出了微波反射的示意图，只有极少的能量会反射回互作用区，并且由于陶瓷开口环形柱的弧形设计，有更大的吸收面积，提高了行波管平均功率容量和稳定性。当前第1页12