[發(fā)明專利]回旋器件的寬帶輸出窗

無效

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• 申請日: 2013-06-03
• 公開（公告）號(hào): CN103367081A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄢然;王麗;潘成勝;羅勇;徐勇;蒲友雷;王建勛
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01J23/36
• 分類號(hào): H01J23/36
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種輸出窗，尤其涉及用于回旋器件的輸出窗。

背景技術(shù)

輸出窗是真空微波毫米波器件的關(guān)鍵部件之一，一方面起隔絕外部大氣的作用從而保證真空器件的高真空度，另一方面作為微波毫米波器件的輸出窗口對放大的微波和毫米波能無反射的通過，因此輸出窗的好壞直接影響器件性能，甚至研制的成敗。

當(dāng)窗片對工作模式的反射升高時(shí)，一方面造成高頻功率不能全部輸出到負(fù)載，另一方面反射的微波信號(hào)會(huì)返向傳播進(jìn)入高頻互作用段從而干擾前向波對回旋電子注的正常調(diào)制，導(dǎo)致極大的影響回旋行波管的正常工作。

已有的輸出窗，都是單窗片結(jié)構(gòu)(附圖1a)，輸出窗窗片結(jié)構(gòu)一邊是真空，一邊為空氣，微波在穿過輸出窗時(shí)將在內(nèi)真空與輸出窗，輸出窗與外空氣所對應(yīng)的兩個(gè)界面處，發(fā)生一系列的反射和透射。由于單片結(jié)構(gòu)只有一個(gè)最佳的頻率匹配點(diǎn)，導(dǎo)致其頻帶比較窄。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明公開了一種回旋器件的寬帶輸出窗，通過采用雙窗片結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)降低輸出窗對微波的反射、增加輸出窗對微波的傳輸和增加輸出窗的帶寬的目的，擴(kuò)展了頻段的適用范圍，提高了回旋器件，尤其是回旋行波管針對不同頻段微波的傳輸能力。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

回旋器件的寬帶輸出窗，所述輸出窗為雙窗片結(jié)構(gòu)，在輸出窗的窗壁之間設(shè)有兩個(gè)窗片，其中第一窗片連接回旋行波管的收集極，第二窗片連接到輸出波導(dǎo)。

通過上述結(jié)構(gòu)，微波在穿過輸出窗片時(shí)將在輸出窗片的兩個(gè)表面處，發(fā)生一系列的反射和透射，微波在單窗片的兩個(gè)表面之間和在兩個(gè)窗片之間的面形成若干的反射和透射，通過對窗片厚度和距離的調(diào)整，使得在單窗片中的微波發(fā)射相消，使微波在不同的頻點(diǎn)反射相消，從而實(shí)現(xiàn)了增加傳輸和輸出帶寬的目的。

為了有效控制折射和反射，本發(fā)明的輸出窗第一窗片兩側(cè)分別為真空環(huán)境，第一窗片與第二窗片之間為真空環(huán)境，第二窗片兩側(cè)分別為真空環(huán)境和空氣環(huán)境。

其中，所述輸出窗為圓柱形。

本發(fā)明的輸出窗，窗片可以由任意合適的材料制成，如氧化鋁陶瓷、石英玻璃、氮化硼陶瓷等，考慮到機(jī)械性能、熱傳導(dǎo)性能、介電常數(shù)、介質(zhì)耗損等綜合需要，優(yōu)選所述第一窗片、第二窗片由藍(lán)寶石材料制成，其損耗小，熱傳導(dǎo)性能高，適合作為高功率毫米波的回旋管輸出窗片。

本發(fā)明的輸出窗，所述窗片的厚度和兩個(gè)窗片之間的距離，使得微波經(jīng)過系列反射的波達(dá)到相位疊加相消，具體的調(diào)節(jié)方式為：調(diào)節(jié)窗片的厚度，使在單窗片中的微波反射相消；調(diào)節(jié)兩個(gè)窗片之間的距離，使微波在不同的頻點(diǎn)反射相消。

在不同的工作模式下，對應(yīng)的厚度和間距各不相同。由于TE₀₁模(中心頻率34GHz)相對于其它高次模式的模式競爭更易于控制，本發(fā)明的輸出窗尤其適用于TE01模的工作模式下，此時(shí)優(yōu)選的窗片厚度為1.46mm、窗片間距為1.26mm，在此參數(shù)下微博損耗最小，傳輸帶寬最大。其他模式下，如TE02、TE11、TE23、TE41等工作模式下本發(fā)明也是可用的。

在本發(fā)明中，所公開的寬帶輸出窗可以廣泛用于多種類型的回旋器件，如回旋速調(diào)管、回旋行波管等。

本發(fā)明的輸出窗，由于有效抑制了輸出窗對微波的反射，增加了輸出窗對微波的傳輸，并能增加輸出窗的帶寬。

附圖說明

圖1a、1b分別為單窗片結(jié)構(gòu)和本發(fā)明輸出窗的縱向剖面結(jié)構(gòu)圖；

圖1c為本發(fā)明輸出窗橫向結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖2a、2b為常見單窗片結(jié)構(gòu)的輸出窗的反射參數(shù)S11、傳輸參數(shù)S21的曲線圖；

圖3a、3b為本發(fā)明的輸出窗的反射參數(shù)S11、傳輸參數(shù)S21的曲線圖。

在所附附圖中，1為回旋放大器收集極，2代表輸出波導(dǎo)，3為單窗片輸出窗的窗片，3-1、3-2為本發(fā)明輸出窗的第一窗片和第二窗片，4為輸出窗的輸出窗壁。

具體實(shí)施方式

下面申請人結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的輸出窗進(jìn)行說明，在實(shí)施例中所限定的參數(shù)條件以及環(huán)境條件僅為示意，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行調(diào)整依舊屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

參考附圖1b、1c，本發(fā)明的寬帶輸出窗，為雙窗片結(jié)構(gòu)，由第一窗片3-1、第二窗片3-2構(gòu)成，其中第一窗片3-1連接到回旋放大器的收集極1，第二窗片3-2右端連接輸出波導(dǎo)2，第一窗片3-1、第二窗片3-2由藍(lán)寶石材料制成，形狀為圓柱形。

其中，第一窗片3-1的兩側(cè)都是真空，第二窗片3-2兩側(cè)分別為真空與空氣。