新型X波段高功率输出窗的制作方法

本技术属于高功率微波(hpm)领域，具体涉及一种新型x波段高功率输出窗。

背景技术：

1、高功率微波(hpm)在科研、民用和国防领域具有非常广泛的应用前景。hpm具有瞬时高峰值功率达到数gw、脉宽从几十至数百纳秒的特点，hpm系统中强电磁场击穿是限制其功率容量的主要因素，已成为hpm技术进步的瓶颈和国际性的技术挑战。

2、高功率微波(hpm)通过天线向空间辐射，因而天线需具有耐高功率不被强电磁场击穿等特点。目前在hpm领域，提高天线耐功率容量的一个普遍方法就是采用阵列天线，天线内部填充sf6气体，功分网络进行抽真空处理。由于天线侧和功分网络侧采取的提高功率容量的方法不一样，因而天线与功分网络之间通过加入输出窗把两者隔开，即在输出窗一侧是真空，另一侧是sf6气体。因而输出窗需要具备耐高功率容量，在强电磁场作用下不发生击穿，并且传输损耗小等特点。

3、现有的输出窗主要可分为以下两类：

4、类型一：不作模式变换，也即输出窗里传输的模式不作模式变换，而是直接采用矩形波导te10模式传输；

5、类型二：进行模式变换，通过模式变换将矩形波导te10模转变为圆波导的te01模进行传输。

6、其中，类型一的缺点是其耐功率容量不高，当输出窗的传输功率达到mw级别时，输出窗会由于二次电子倍增过大而易发生击穿，进而造成整个系统不能使用。

7、类型二的缺点是其结构复杂、加工成本高，且带宽窄。

技术实现思路

1、本实用新型是为解决上述问题而进行的，目的在于提供一种功率容量高、结构更简单、加工成本低且使用频带更宽的输出窗，本实用新型采用了如下技术方案：

2、本实用新型提供了一种新型x波段高功率输出窗，其特征在于，包括：依次连接的输入端法兰、输入端矩形波导、共轴的多个圆形腔体、输出端矩形波导、输出端法兰；以及圆形介质窗片，其中，多个所述圆形腔体至少包括中部圆形腔体以及连接在其两侧的输入端圆形腔体、输出端圆形腔体，所述输入端圆形腔体和所述输出端圆形腔体的直径均小于所述中部圆形腔体的直径，所述圆形介质窗片密封地连接在所述中部圆形腔体内。

3、本实用新型提供的新型x波段高功率输出窗，还可以具有这样的技术特征，其中，所述输入端矩形波导和所述输出端矩形波导的尺寸一致，多个所述中部圆形腔体还包括：输入端扩频用圆形腔体，连接在所述输入端矩形波导管和所述输入端圆形腔体之间；以及输出端扩频用圆形腔体，连接在所述输出端圆形腔体和所述输出端矩形波导管之间，所述输入端扩频用圆形腔体的直径和所述输出端扩频用圆形腔体的直径均大于所述输入端矩形波导的边长，用于展宽该新型x波段高功率输出窗的使用频带。

4、本实用新型提供的新型x波段高功率输出窗，还可以具有这样的技术特征，其中，所述输入端扩频用圆形腔体的直径、所述输出端扩频用圆形腔体的直径均小于所述中部圆形腔体的直径。

5、本实用新型提供的新型x波段高功率输出窗，还可以具有这样的技术特征，其中，所述输入端矩形波导和所述输出端矩形波导的内腔的宽边边长均为28.5mm，窄边边长均为15mm，长度均为30mm，所述中部圆形腔体的内腔直径为2.25λ，长度为0.87λ，所述输入端圆形腔体和所述输出端圆形腔体的直径均为1.06λ，长度均为0.76λ，λ为自由空间波长。

6、本实用新型提供的新型x波段高功率输出窗，还可以具有这样的技术特征，其中，输入端扩频用圆形腔体和所述输出端扩频用圆形腔体的直径均为1.5λ，长度均为0.49λ。

7、本实用新型提供的新型x波段高功率输出窗，还可以具有这样的技术特征，其中，所述圆形介质窗片为陶瓷材料，焊接在所述中部圆形腔体内，其面方向与所述中部圆形腔体的中心轴线相垂直。

8、本实用新型提供的新型x波段高功率输出窗，还可以具有这样的技术特征，其中，所述陶瓷材料为氧化铝陶瓷。

9、本实用新型提供的新型x波段高功率输出窗，还可以具有这样的技术特征，其中，所述圆形介质窗片的厚度为0.08λ，直径为2.25λ，λ为自由空间波长。

10、本实用新型提供的新型x波段高功率输出窗，还可以具有这样的技术特征，其中，所述输入端法兰、所述输入端矩形波导、多个所述圆形腔体、所述输出端矩形波导、所述输出端法兰均为钢材质，通过焊接进行连接。

11、本实用新型提供的新型x波段高功率输出窗，还可以具有这样的技术特征，其中，所述输入端圆形腔体、所述输出端圆形腔体与所述中部圆形腔体的连接位置处分别具有弧形的过渡段。

12、实用新型作用与效果

13、根据本实用新型的新型x波段高功率输出窗，包括依次连接的输入端法兰、输入端矩形波导、共轴的多个圆形腔体、输出端矩形波导、输出端法兰以及密封连接在圆形腔体内的圆形介质窗片，其中圆形腔体构成圆波导，通过这样的结构能够实现微波的混合模式传输，拓宽高频带宽，并且该输出窗的结构简单易于生产、生产成本低。进一步，由于多个圆形腔体包括中部圆形腔体以及与其两侧连接且直径更小的输入端圆形腔体、输出端圆形腔体，且圆形介质窗片密封地连接在中部圆形腔体内，因此通过两侧直径更小的圆形腔体能够使得微波传输至圆形介质窗片表面时，最大场强分布在介质窗片的中部，而介质窗片边缘部的场强大小尽量减小，从而有效提高该输出窗的功率容量。

技术特征：

1.一种新型x波段高功率输出窗，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的新型x波段高功率输出窗，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的新型x波段高功率输出窗，其特征在于：

4.根据权利要求2所述的新型x波段高功率输出窗，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的新型x波段高功率输出窗，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的新型x波段高功率输出窗，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的新型x波段高功率输出窗，其特征在于：

8.根据权利要求6所述的新型x波段高功率输出窗，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的新型x波段高功率输出窗，其特征在于：

10.根据权利要求1所述的新型x波段高功率输出窗，其特征在于：

技术总结
本技术提供一种新型X波段高功率输出窗，包括依次连接的输入端法兰、输入端矩形波导、共轴的多个圆形腔体、输出端矩形波导、输出端法兰以及密封连接在圆形腔体内的圆形介质窗片，其中圆形腔体构成圆波导，通过这样的结构能够实现微波的混合模式传输，拓宽高频带宽，并且该输出窗的结构简单易于生产、生产成本低。进一步，由于具有中部圆形腔体以及与其两侧连接且直径更小的输入端圆形腔体、输出端圆形腔体，且圆形介质窗片密封地连接在中部圆形腔体内，因此通过两侧直径更小的圆形腔体能够更好地使得微波传输至圆形介质窗片表面时，最大场强分布在介质窗片的中部，而介质窗片边缘部的场强大小尽量减小，从而有效提高该输出窗的功率容量。

技术研发人员：莫智超,项丹,结顺利,陈晓琪,聂玉,金鑫
受保护的技术使用者：中电科微波通信（上海）股份有限公司
技术研发日：20230106
技术公布日：2024/1/12