[發明專利]基于旋磁型帶狀傳輸線的高重頻寬譜高功率微波振蕩器

有效

• 申請號: 201711111147.8
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107919518B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 鐵維昊;趙程光;蔣丹;荊曉鵬;王亞杰;解江遠;張帆;謝軍;閆自讓;何鵬軍
• 申請（專利權）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號: H01P7/08
• 分類號: H01P7/08
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發明涉及一種基于旋磁型帶狀傳輸線的高重頻寬譜高功率微波振蕩器，該裝置可將饋入的納秒脈沖，調制成具有一定振蕩頻率的高功率微波信號；包括平板帶狀線、鐵氧體磁芯、線圈、D?dot測試探頭和輸入輸出接口；其中，多組塊狀的鐵氧體磁芯緊貼在帶狀傳輸線內導體的上下兩側；多匝直流供電線圈繞制在帶狀線上下導體的外部，為裝置提供軸向偏置磁場；利用本發明可以構建出中心頻率為幾百MHz～幾GHz、重復頻率為kHz以上的固態高功率微波調制系統；通過改變線圈的供電電流，可以在線調節高功率微波的振蕩頻率，并對脈沖前沿進行陡化，解決了高重頻寬譜高功率微波產生的技術難題。

技術領域

本發明屬于寬譜高功率微波技術領域，尤其是涉及一種全固態基于旋磁型帶狀傳輸線的高重頻寬譜高功率微波振蕩器。

背景技術

寬譜高功率微波兼具較高的功率譜密度和一定的頻率帶寬，因此在工業和軍事等領域有著廣泛的應用，隨著其應用領域的快速發展和進一步拓寬，對寬譜高功率微波的重復運行頻率提出了更高的要求；鑒于此，如何能夠產生高重頻寬譜高功率微波成為本領域的研究重點和難點。

目前，產生寬譜高功率微波的技術途徑主要包括：單級同軸型四分之一波長振蕩器、直線型開關陣列微波振蕩器和色散天線；其中，四分之一波長振蕩器通常產生中心頻率為百MHz的射頻電磁脈沖，受限于傳輸線的電長度，難以產生GHz以上的射頻電磁脈沖；直線型開關陣列微波振蕩器通常產生中心頻率為GHz的射頻電磁脈沖，若中心頻率逐漸降低至百MHz時，整個系統的長度顯著增加，極大地限制了裝置的工程應用；對于色散天線技術體制，天線類型比較固定，選擇余地較小，而且受限于天線的帶寬，在實際應用中難度較大；而且上述三種技術體制，由于均采用氣體火花開關作為起振或陡化器件，因此重復運行頻率較低，一般在百Hz以下。

基于旋磁型帶狀傳輸線的高重頻寬譜高功率微波振蕩器采用全固態器件，擺脫了氣體絕緣恢復時間，因此重頻運行能力可達kHz以上；利用拉莫爾旋磁進動效應，一方面可將入射脈沖的前沿陡化，另一方面可在入射脈沖的包絡上調制出一定頻率的振蕩，實現高功率微波的產生；另外，通過改變偏置磁場，可對高功率微波頻率進行調節。

發明內容

要解決的技術問題

針對目前寬譜高功率微波振蕩器產生高功率微波的中心頻率范圍窄、重頻低以及無法在線調節頻率等問題。本發明提供了一種基于旋磁型帶狀傳輸線的高重頻寬譜高功率微波振蕩器，能夠產生高功率、高重頻且可調頻的高功率微波。

技術方案

一種基于旋磁型帶狀傳輸線的高重頻寬譜高功率微波振蕩器，其特征在于整體呈現出平板型結構，包括平板型帶狀線、磁芯、線圈、D-dot測試探頭和同軸型接口；所述的平板型帶狀線為三導體結構，上下兩個平板型外導體均保持在地電位；中間為圓形截面的內導體，為高壓電位；在上下外導體和內導體之間填充磁芯；在平板型帶狀線的外部包裹著線圈；在輸入和輸出處分別裝配有一個D-dot測試探頭，用于測試入射和調制后的電壓脈沖波形；同軸型接口分別安裝在輸入和輸出口處。

平板型帶狀線的上、下平板型外導體之間通過多組螺栓固定，上導體邊緣配有通孔，螺栓從該通孔穿過，并利用螺母從上導體的下表面處進行固定；下導體配有螺孔，將螺栓最終固定在該螺孔中；平板型帶狀線的特征阻抗Z的計算如下：

式中，μ_r為填充磁芯的相對磁導率，ε_r為填充磁芯的相對介電常數，b為上下導體的間距，d為內導體的直徑。

磁芯采用上下兩排且軸向級聯方式緊密結合；磁芯選用釔鐵石榴石、鋰系鐵氧體、鎂鋅鐵氧體或錳鋅鐵氧體材料；通過改變磁芯材料，可調整產生高功率微波的頻率和效率；通過改變磁芯長度，可調節高功率微波的振蕩持續時間。

所述線圈一般采用漆包線，亦可采用不同規格的電纜；所述線圈可多層繞制在平板型帶狀線外部；軸向偏置磁場強度可用下式計算：