[發(fā)明專利]X波段大功率回旋波整流器耦合輸入裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611217492.5
• 申請(qǐng)日: 2016-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN107069149B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李天明;何朝雄;徐子楓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01P1/04
• 分類號(hào): H01P1/04;H01P3/12;H01P5/08;H01P7/06
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 張楊

本發(fā)明公開了一種X波段大功率回旋波整流器耦合輸入裝置，屬于真空元件中的微波輸入裝置領(lǐng)域。包括圓柱形諧振腔外殼、平行設(shè)置于外殼內(nèi)的兩塊極板、矩形波導(dǎo)以及耦合結(jié)構(gòu)；諧振腔外殼兩底面設(shè)置有電子注輸入輸出通孔；極板的一端通過極板延伸段與設(shè)置于外殼外側(cè)的矩形波導(dǎo)連通，且極板延伸段與外殼相交的位置處設(shè)置有第一耦合結(jié)構(gòu)，矩形波導(dǎo)內(nèi)設(shè)置有第二耦合結(jié)構(gòu)，兩耦合結(jié)構(gòu)通過金屬連接桿平滑過渡連接。本發(fā)明構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于加工；采用耦合環(huán)作為耦合的結(jié)構(gòu)，避免了用探針耦合可能激勵(lì)出的高電位，防止電場(chǎng)強(qiáng)度過大造成擊穿；同時(shí)雙向緊固的耦合環(huán)結(jié)構(gòu)解決了在連續(xù)波工作時(shí)耦合裝置的散熱問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于真空元件中的微波輸入裝置領(lǐng)域，具體涉及一種x波段大功率回旋波整流器的微波耦合輸入裝置。

背景技術(shù)

由于微波的波長比較短，故其定向性好，因此，廣泛利用微波來實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)程傳輸。微波無線輸電主要由微波源、發(fā)射與接收天線以及微波整流器等組成。其中回旋波整流器是一種以自由電子為工作媒介的特殊電真空器件，它是實(shí)現(xiàn)大功率微波無線輸電的重要器件，主要的作用是將接收到的高功率微波能量轉(zhuǎn)換成直流電能。

回旋波整流器主要包括由高頻諧振腔、能量轉(zhuǎn)換區(qū)以及收集級(jí)三部分。其中微波諧振腔在實(shí)際應(yīng)用時(shí)總要和微波系統(tǒng)相連而不可能是孤立的，諧振腔必須通過傳輸系統(tǒng)來向它傳輸微波能量，否則在諧振腔中就不可能維持穩(wěn)定的振蕩。換句話說，諧振腔與傳輸系統(tǒng)之間必須要有耦合，實(shí)現(xiàn)這種耦合的結(jié)構(gòu)稱為耦合裝置或激勵(lì)裝置。

為了提高回旋波整流器的功率容量以及能量轉(zhuǎn)換的效率，必須設(shè)計(jì)合適的微波耦合輸入裝置，輸入裝置既要滿足擁有足夠大的功率容量，同時(shí)也要和回旋波整流器的高頻諧振腔有很好的匹配。常見的耦合方式有：直接耦合、探針耦合、耦合環(huán)耦合和孔縫耦合，具體選用哪種設(shè)計(jì)要參考對(duì)應(yīng)的諧振腔的場(chǎng)分布特點(diǎn)。

在電子科技大學(xué)趙曉云博士的博士論文《基于回旋諧振機(jī)制的特殊電真空期間的研究》中所公開的2.85GHz回旋波整流器，包括諧振腔腔體、同軸線結(jié)構(gòu)輸入裝置以及導(dǎo)向磁場(chǎng)區(qū)系統(tǒng)。其中該輸入裝置是將同軸線內(nèi)導(dǎo)體從圓柱諧振腔圓周面引入到與軸線平行的極板上，從而實(shí)現(xiàn)輸入裝置與諧振腔的完美匹配，但是由于其采用的同軸結(jié)構(gòu)會(huì)造成功率容量的限制，因此不適合受尺寸度越效應(yīng)影響的X波段回旋波整流器使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)X波段大功率回旋波整流器高頻諧振腔的特點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)一種大功率的微波耦合輸入器件，微波能量能夠穩(wěn)定高效的通過該輸入器件進(jìn)入諧振腔中，從而在諧振腔中激勵(lì)起很強(qiáng)的高頻電場(chǎng)，使得電子注能夠與微波能量完成充分的駐波互作用，大大提高腔體的能量轉(zhuǎn)換效率。

一種X波段大功率回旋波整流器耦合輸入裝置，包括圓柱形諧振腔外殼、平行設(shè)置于外殼內(nèi)的兩塊極板、矩形波導(dǎo)以及耦合結(jié)構(gòu)；所述諧振腔外殼兩底面設(shè)置有電子注輸入輸出通孔；所述極板的一端通過極板延伸段與設(shè)置于外殼外側(cè)的矩形波導(dǎo)連通，且極板延伸段與外殼相交的位置處設(shè)置有第一耦合結(jié)構(gòu)，矩形波導(dǎo)內(nèi)設(shè)置有第二耦合結(jié)構(gòu)，兩耦合結(jié)構(gòu)通過金屬連接桿平滑過渡連接。

所述兩極板分別通過支撐脊支撐并固定。

所述第一耦合結(jié)構(gòu)、第二耦合結(jié)構(gòu)為對(duì)稱設(shè)置的彎曲橢圓柱結(jié)構(gòu)，所述金屬連接桿的橫截面與兩耦合結(jié)構(gòu)的橫截面為尺寸相同的橢圓形。

所述矩形波導(dǎo)與兩極板之間軸線重合。

所述矩形波導(dǎo)的短邊大于兩極板之間的間距。

所述矩形波導(dǎo)為X波段標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)BJ100。