[實用新型]一種高功率寬譜四分之一波長開關振蕩器

有效

• 申請號: 201420201708.9
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN203839499U
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 廖勇;徐剛;謝平;張晉琪;陸巍
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: H01P7/04
• 分類號: H01P7/04
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠;吳彥峰

技術領域

本實用新型涉及高功率微波技術領域，具體是指一種高功率寬譜四分之一波長開關振蕩器。

背景技術

從高功率微波的效應角度來看，窄譜HPM和超寬譜HPM各有特點：窄譜高功率微波頻譜功率密度高，僅針對已知工作頻率的效應目標具有很好效果；而超寬譜微波對未知工作頻率或者變頻工作的效應目標可以完整覆蓋，但功率密度較小，效應閾值需要非常高的瞬時功率。正是針對以上窄譜和超寬譜微波優、劣勢的比較，提出了介于窄譜與超寬譜之間，并且兼顧兩者優勢的寬譜高功率微波概念。圖1為典型效應物內部與四個方向照射平面波的耦合系數曲線，可以看出，耦合系數在頻率大于1GHz范圍內都比較小，而在100MHz－800MHz頻率范圍內都比較高，圖中也給出了三種電磁脈沖的頻譜分布，其中寬譜微波不僅覆蓋了耦合系數較高的區域，而且具有較高的譜功率密度。

高功率寬譜四分之一波長開關振蕩器用來產生高功率寬譜微波，它由環形開關、四分之一波長同軸振蕩腔、耦合器所組成。其中環形開關位于同軸內芯與外筒之間，環形開關的內芯一端接高壓脈沖,一端接四分之一波長同軸振腔的內筒;?四分之一波長同軸振蕩腔設計為低阻抗結構,用來實現對饋入高功率能量的儲存;耦合器位于同軸振蕩腔與輸出同軸線之間,其作用是調節四分之一波長同軸振蕩腔的Q值,并隔離高壓充電脈沖直接加到輻射天線上。

目前國內外同類技術多屬于概念設計，產生功率較低,開關為單點導通，多采用在振蕩腔側面充電,振蕩腔與同軸輸出線直接相聯,充電時高電壓同時加載在天線和饋線上，不利于天線的功率容量設計。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種高功率寬譜四分之一波長開關振蕩器，解決目前國際上傳統寬譜諧振器側面充電和充電時天線也同時加載高壓的難題，實現了輸出脈沖帶寬可通過設計耦合器耦合系數來控制，可實現高功率寬譜微波輸出

本實用新型采用的技術方案：一種高功率寬譜四分之一波長開關振蕩器，由環形開關、四分之一波長同軸振蕩腔和耦合器組成；所述環形開關內部設置有一根同軸內芯，所述同軸內芯一端與脈沖功率源同軸結構連接，另一端連接四分之一波長振蕩腔的同軸輸入端；所述耦合器內設置有耦合同軸內芯，耦合同軸內芯的一端連接四分之一波長振蕩腔的同軸輸出端，另一端為耦合輸出端。

在上述技術方案中，所述同軸內芯的輸入端設置有若干個連接點，每一個連接點上設置有密封圈和環形金屬片。

在上述技術方案中，所述環形開關與四分之一波長同軸振蕩腔連接處設置有緊固螺釘，所述緊固螺釘的位置可調。

在上述技術方案中，所述耦合器的外殼為錐形結構。

在上述技術方案中，所述耦合器內設置有集中電容，所述集中電容設置在耦合同軸內芯與四分之一波長同軸振蕩腔的輸出端之間。

在上述技術方案中，所述環形開關、四分之一波長同軸振蕩腔和耦合器的內部均為密封腔體，且腔體之間相通，且腔體內充有高壓絕緣氮氣。

在上述技術方案中，所述四分之一波長同軸振蕩腔的輸入端與輸出端的位置均為同軸水平設置。

在本方案中，高功率寬譜振蕩器可以工作在200MHz～800MHz，從左邊饋入的高功率脈沖，對四分之一波長同軸振蕩腔充電，設計充電到峰值電壓時，環形開關導通，產生一個階躍脈沖向耦合器端傳播，經耦合器和環形開關的來回反射形成諧振，同時通過耦合器與同軸輸出端輸出衰減振蕩的寬帶脈沖,最后振蕩脈沖由同軸傳輸線饋入到天線輻射。為了實現高功率寬譜微波產生，根據國內外同行同類技術存在的優缺點，采用了同軸饋入、多通道開關導通和耦合輸出的技術路線。以往同類技術路線多采用側饋、單通道開關和同軸諧振腔與天線直接相連的方式。這種技術路線適用于較低功率的寬譜微波產生，當功率提高時，側方充電饋入口必需開較大的尺寸,否則會產生高壓打火。但較大的饋入口,會產生寬譜微波泄漏；同時較大的饋入口會影響開關電場分布,不利于開關的穩定導通；開關單點導通會產生較大的通道電感和電阻不利于較高頻率寬譜微波的產生；同軸諧振腔直接與天線相連，使得充電電壓直接加到天線上，不利于天線的絕緣設計。為了解決高功率寬譜微波的產生，系統總體設計采用同軸饋入，饋入同軸內芯作為環形開關的高壓電極。設計多通道開關導通，便于減小通道開關電感和增大諧振腔儲能；采用集中電容與分布電感相結構的耦合器設計，防止充電高壓直接加到天線上，減輕天線的絕緣設計難度。在諧振腔與天線之間引入耦合器，可在保持同軸諧振器和天線的阻抗固定的情況下，可以通過設計耦合器的散射系數，得到不同帶寬的寬譜微波。