[發明專利]寬帶大功率脊波導密封窗的應用

無效

• 申請號: 201110453286.5
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102568985A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 孟曉君;王嚴梅;邱立
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十二研究所
• 主分類號: H01J23/38
• 分類號: H01J23/38
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 李勤媛

技術領域

本發明屬于真空微波電子器件領域，特別涉及到寬帶大功率脊波導密封窗的應用。

背景技術

真空密封窗是行波管輸能部件的關鍵部件之一，對行波管的頻帶特性、功率特性和可靠性有重要的影響。已有技術中的真空密封窗一般有兩種類型：同軸密封窗和波導密封窗。同軸密封窗由于頻帶寬、駐波低、工藝簡單等特點而廣泛應用于寬帶行波管的輸能結構中。波導密封窗相對同軸窗則頻帶窄、功率容量大，主要應用于窄帶大功率行波管的輸能結構中。對于中小功率寬帶行波管輸能方式可以直接采用同軸結構直接輸出，而對于大功率寬帶行波管輸能方式則通常采用由同軸密封窗轉雙脊波導的復合輸出形式。由于同軸窗損耗大、功率容量小、低氣壓下易打火等諸多缺點的限制，目前已不適用于寬帶大功率行波管向高功率、高可靠性的發展需要，因此脊波導密封窗應運而生。脊波導密封窗與普通矩形波導密封窗相比，由于脊的加載作用，脊波導密封窗具有更寬的單模工作頻率，與同軸密封窗相比，具有更低的損耗，因而更適用于寬帶大功率行波管的輸能結構。

脊波導密封窗一方面可以直接用于寬帶大功率行波管的輸能結構作為真空密封窗使用，另一方面還可用于機載寬帶大功率發射機機箱作為氣壓保持的關鍵器件。國外早些年就已經有了脊波導密封窗的產品，具有駐波低、損耗小的特點。國外脊波導密封窗的結構，為兩個標準WRD650法蘭之間密封一片厚度僅為0.1mm的脊形有機樹脂材料或陶瓷片材料。由于密封窗片的導熱率低，當傳輸200W以上功率時，窗片上的最高溫度已經接近了材料的熱極限能力，有機材料高溫下變軟，抗張能力下降，窗片在熱和負壓綜合作用下可能出現燒毀，可靠性能較差。國內脊波導密封窗的研究還未達到實用化的水平，主要存在寬帶匹配性能差、損耗大、可靠性差的問題。本專利發明的脊波導密封窗一定程度上改進了國外脊波導密封窗的設計，從密封材料、匹配結構和封接結構方面重新設計了脊波導密封窗。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是，為了實現標準雙脊波導和密封窗片之間能得到良好匹配，需要引入電容調節膜片，進行脊波導密封窗的寬頻帶匹配，本發明的目的是提供寬帶大功率脊波導密封窗的應用。本發明所述的寬帶大功率脊波導密封窗的應用體現在兩個方面，其一是指脊波導密封窗寬帶匹配結構的應用；其二是指密封窗封接結構的應用，這兩方面的特點是同時具備的。

為了實現本發明的目的，所采用的技術方案如下，一種寬帶大功率脊波導密封窗結構，包括WRD650雙脊波導，以及與該波導相連的補償波導所組成，其特征在于，采用了電容調節膜片進行寬帶匹配的調節；與該調節膜片緊相連接的是高機械強度的密封窗片。采用補償波導和電容調節膜片共同進行WRD650雙脊波導和密封窗片的寬帶匹配調節。其中密封窗片采用高機械強度、耐高溫、損耗低的藍寶石片，厚度為0.25mm，補償波導為矩形波導，主要起到脊波導與密封介質之間的阻抗變換作用。調節膜片為容性金屬膜片，調節膜片的引入必將引起反射，反射波的大小和相位隨膜片的大小和位置的不同而改變，正是利用這種附加反射來補償原設計中的高端不匹配，從而達到寬帶匹配目的。優化調節膜片的尺寸和位置后，脊波導密封窗的駐波系數在6～18GHz以內達到了1.2以下，損耗小于0.3dB，脊波導密封窗的匹配曲線詳見圖3。

關于脊波導密封窗的封接結構，所述密封窗片采用了矩形的藍寶石介質材料與塑性好的金屬薄壁結構進行封接而成。所述塑性好的金屬材料是指不銹鋼、無氧銅。由于窗片與窗封接件的封接面為矩形，其結構的非圓周對稱性直接導致了窗片封接件的殘余應力大并且分布不均勻，從而造成封接難度加大。本發明方案中在窗片封接結構中巧妙采用了薄壁封接結構和選用塑性好的金屬材料，一方面增加了釋放殘余應力的空間，另一方面利用零件自身的塑變形能力來減小封接殘余應力。采用此項措施后，解決了脊波導密封窗的封接問題。

本專利發明的脊波導密封窗從材料的選取，匹配結構和封接結構設計上克服了同軸窗和國外脊波導密封窗的缺點，具有頻帶寬、駐波低、損耗小、功率承受能力大、抗低氣壓性強、結構強度高、環境適應性強等特點。與國外同類型產品相比，功率承受能力和環境適應性更為突出，目前已全面替代國外產品。

脊波導密封窗的外形尺寸，達到的技術指標見表1所示。

表1脊形波導窗輸能結構達到的技術指標

附圖說明

圖1為本發明所述寬帶大功率脊波導密封窗結構示意圖

圖2為脊波導密封窗端部外形示意圖

圖3為測量到的脊波導密封窗駐波曲線圖

具體實施方式