[發明專利]新型超寬頻帶盒型輸出窗

有效

• 申請號: 201410249460.8
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN104037473B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 王建勛;鄭源;羅勇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01P1/08
• 分類號: H01P1/08
• 代理公司: 電子科技大學專利中心51203
• 代理人: 李明光

技術領域

本發明屬于微波電真空器件領域，涉及一種用于微波真空管的輸出裝置，具體為一種新型超寬頻帶盒型輸出窗。

背景技術

微波電真空器件是將在真空中的運動的電子所攜帶的能量轉換成微波能量的器件。電子槍產生電子注，電子注在真空環境下與高頻場相互作用，將電子動能轉化成高頻能量。為了確保器件的真空環境，必須使用窗片實現外部大氣環境與微波管內高真空狀態之間的隔離。

大功率輸出窗是大功率微波電真空器件、加速器和其他大功率微波電子系統的關鍵部件，其好壞往往決定微波器件研制的成敗。大功率輸出窗有多種形式，目前廣泛使用的微波輸出窗有盒型窗、矩形窗、階梯窗、同軸窗、多窗片窗等。

目前，大功率微波電真空器件，特別是寬頻帶電真空器件中使用最普遍的是工作于圓TE₁₁模式的盒型輸出窗。傳統盒型輸出窗結構如圖1所示，包括矩形波導、圓波導及密封焊接于圓波導中間的圓形介質窗片，其中圓波導兩端分別連接矩形波導、矩形波導連接于圓波導截面的正中間。由于窗片與真空介電常數的差異，傳統盒型窗使用TE₁₁單模傳輸，難以獲得寬頻帶的傳輸特性，其相對帶寬一般只有20％～30％；同時，當工作頻率增高時，窗片的厚度變得很薄，導致盒型輸出窗所能承受的功率容量降低，并且會造成中心頻率發生漂移。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型超寬頻帶盒型輸出窗，用于克服現有盒型輸出窗相對工作帶寬窄的問題。該盒型輸出窗采用TE₁₁和TM₁₁的混合模式傳輸，有效擴寬其工作帶寬至45％，并且有效避免其中心頻點發生漂移。

本發明的技術方案為：新型超寬頻帶盒型輸出窗，包括矩形波導、圓波導及密封焊接于圓波導中間的圓形介質窗片，其中圓波導兩端分別連接矩形波導、矩形波導連接于圓波導圓截面的正中間；其特征在于，所述圓波導為類0型圓波導，其長度為0.25λ、λ為TE₁₁波導波長。

進一步的，所述類0型圓波導的短軸長度等于矩形波導矩形截面的長。

更進一步的，所述類0型圓波導為橢圓波導。

優選的，所述圓形介質窗片為藍寶石圓形介質窗片。

本發明提供的新型超寬頻帶盒型輸出窗，其結構中壓縮圓波導長度為0.25λ(λ為TE₁₁波導波長)，在TE₁₁傳輸模式外引入TM₁₁傳輸模式，實現TE₁₁和TM₁₁的混合模式傳輸，有效擴寬其工作頻帶寬度；并且兩種模式總的中心頻點處于更加合理的位置，有效避免中心頻點的漂移。但是TM₁₁傳輸模式的引入不可避免地會引入更多的高次雜模，本發明采用類0型圓波導，在不干擾傳輸模式的場分布的結構的情況下同時破壞高次模式的場分布，使盒型輸出窗具有良好的傳輸特性參數。

綜上，本發明具有以下優點：

1.本發明采用TE₁₁和TM₁₁的混合模式傳輸，拓寬了高頻帶寬，滿足40％的相對帶寬內的傳輸系數s₂₁≥0.18dB與反射系數的應用需求；

2.本發明的盒型輸出窗采用類0型圓波導，有效提高了傳輸模式純度，進一步優化了盒型輸出窗傳輸特性參數。

3.本發明的盒型輸出窗結構緊湊、氣密性良好、具有較大的功率容量，在一定加工誤差下仍然具有良好的傳輸性能，降低了加工難度。

附圖說明

圖1是傳統盒型輸出窗結構示意圖，其中1為矩形波導、2為圓形介質窗片、3為圓波導。

圖2是傳統盒型輸出窗的圓波導結構示意圖。

圖3是本發明盒型輸出窗結構示意圖，其中1為矩形波導、2為藍寶石圓形介質窗片、3為類0型圓波導。

圖4是本發明盒型輸出窗類0型圓波導結構示意圖。

圖5是本發明盒型輸出窗矩形波導與類0型圓波導連接處截面示意圖。

圖6是本發明實施例中盒型輸出窗實測S參數圖。

圖7是本發明實施例中盒型輸出窗各個頻率點的最大電場值示意圖。

具體實施方式