[發明專利]徑向線波導高功率微波功率合成器

有效

• 申請號: 201910069336.6
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109687085B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 張強;趙旭浩;袁成衛;余龍舟;孫云飛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16;H01P1/213
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 陳暉

1.一種徑向線波導高功率微波功率合成器，其特征在于徑向線波導高功率微波功率合成器關于中心軸線oo'具有旋轉軸對稱性，由同軸注入波導(11)、第一徑向線波導濾波器(12)、第二徑向線波導濾波器(13)和能量合成輸出結構(14)組成；同軸注入波導(11)由第一過渡斜面(15)、第二過渡斜面(16)、第一級鼻錐(17)、第二級鼻錐(18)、第三過渡斜面(19)、第一輸入端口(20)和第二輸入端口(21)組成；第一輸入端口(20)為同軸注入波導(11)的同軸波導注入口，內半徑為r_in2、外半徑為r_in3，第一輸入端口(20)外壁經第一過渡斜面(15)與第一徑向線波導濾波器(12)的徑向外沿連接，第一輸入端口(20)的內壁經第二過渡斜面(16)與第一徑向線波導濾波器(12)的徑向內沿連接，使得第一輸入端口(20)與第一徑向線波導濾波器(12)導通，第一徑向線波導濾波器(12)的高度為w_h7；第二輸入端口(21)為同軸注入波導(11)的圓波導注入口，內半徑為r_in1，第二輸入端口(21)的內壁經第一級鼻錐(17)和第二級鼻錐(18)與第二徑向線波導濾波器(13)的徑向外沿連接，第二輸入端口(21)的外壁經第三過渡斜面(19)與第二徑向線波導濾波器(13)的徑向內沿連接，使得第二輸入端口(21)與第二徑向線波導濾波器(13)導通，第二徑向線波導濾波器(13)的高度為w_h4；第一徑向線波導濾波器(12)的徑向外沿和第二徑向線波導濾波器(13)的徑向外沿沿徑向與能量合成輸出結構(14)導通連接，能量合成輸出結構(14)的端口為輸出端口(22)；

第一級鼻錐(17)、第二級鼻錐(18)、第三過渡斜面(19)關于中心軸線oo'具有旋轉對稱性，第一級鼻錐(17)和第二級鼻錐(18)沿中心軸線oo'方向外觀呈空心圓臺結構，沿中心軸線oo'方向，第一級鼻錐(17)的長度為w_h1，第二級鼻錐(18)的長度為w_h2，且第一級鼻錐(17)的底面和第二級鼻錐(18)的頂面重合，第一級鼻錐(17)的底面外半徑和第二級鼻錐(18)的頂面外半徑相等，均為r_h2；第一級鼻錐(17)的頂面外半徑為r_h1、第二級鼻錐(18)的底面外半徑為r_h3，取值滿足0r_h1r_h2r_h3，r_h2r_in1；第三過渡斜面(19)沿中心軸線oo'方向為一個空心圓臺的側面，沿中心軸線oo'方向的長度為w_h3，第三過渡斜面(19)半徑小的一端與第二輸入端口(21)的內壁連接，半徑大的一端與第二徑向線波導濾波器(13)的徑向內沿連接；第三過渡斜面(19)的半徑大的一端即底端半徑為r_h4，半徑小的一端即頂端與第二輸入端口(21)內壁重合，半徑也為r_in1，取值滿足r_in1r_h4；

第一過渡斜面(15)和第二過渡斜面(16)關于中心軸線oo'具有旋轉對稱性；第一過渡斜面(15)沿中心軸線oo'方向為一個空心圓臺的側面，沿中心軸線oo'方向的長度為w_h6，半徑大的一端即底端與第一徑向線波導濾波器(12)的徑向外沿連接，半徑小的一端即頂端與第一輸入端口(20)的外壁連接；第一過渡斜面(15)的底面半徑為r_h6，頂端與第一輸入端口(20)的外壁重合，半徑為r_in3，取值滿足r_in3r_h6；第二過渡斜面(16)沿中心軸線oo'方向為一個空心圓臺的側面，沿中心軸線oo'方向的長度為w_h5，半徑大的一端即底端與第一徑向線波導濾波器(12)的徑向內沿連接，半徑小的一端即頂端與第一輸入端口(20)的內壁連接；第二過渡斜面(16)的底端半徑為r_h5，頂端與第一輸入端口(20)的內壁重合，半徑為r_in2，取值滿足r_in2r_h5；

第一徑向線波導濾波器(12)關于中心軸線oo'具有旋轉軸對稱性，由第一徑向蓋板(23)和第二徑向蓋板(24)組成；第一徑向蓋板(23)徑向半徑為l、外觀呈空心圓盤狀結構，第二徑向蓋板(24)徑向半徑為L、外觀也呈空心圓盤狀結構；第一徑向蓋板(23)和第二徑向蓋板(24)沿中心軸線oo'并行排列，它們的中心軸線均與oo'重合，滿足l＝L；第一徑向線波導濾波器(12)滿足工作頻率f₁和f₂的第一類需求：即對輸入的工作頻率為f₁的徑向線波導TEM模完全傳輸，對輸入的工作頻率為f₂的徑向線波導TEM模完全反射，f₁≠f₂；第一徑向線波導濾波器(12)在徑向方向靠近中心軸線oo'一端軸向高度尺寸為w_in，滿足w_in＝w_h7，第一徑向線波導濾波器(12)在徑向方向遠離中心軸線oo'一端軸向高度尺寸為w_out，軸線o₁o₂是w_in和w_out的中線，軸線o₁o₂與中心軸線oo'相互垂直；在第一徑向蓋板(23)和第二徑向蓋板(24)的相對表面上一一對應刻有K個矩形槽，K為正整數；第一徑向蓋板(23)表面上的第k個矩形槽徑向長度為l_k，距軸線o₁o₂第k個矩形槽的深度為w_2k-1，且第1個矩形槽初始位置距離中心軸線oo'的徑向長度為l₀，第K個矩形槽末端距離中心軸線oo'的徑向長度為l，1≤k≤K；第二徑向蓋板(24)表面上的第k個矩形槽徑向長度為L_k，距軸線o₁o₂第k個矩形槽的深度為w_2k，且第1個矩形槽初始位置距離中心軸線oo'的徑向長度為L₀，第K個矩形槽末端距離中心軸線oo'的徑向長度為L；

第二徑向線波導濾波器(13)關于中心軸線oo'具有旋轉軸對稱性，并由第三徑向蓋板(25)和第四徑向蓋板(26)組成；第三徑向蓋板(25)徑向半徑為t、外觀呈空心圓盤狀結構，第四徑向蓋板(26)徑向半徑為T、外觀也呈空心圓盤狀結構；第三徑向蓋板(25)和第四徑向蓋板(26)沿中心軸線oo'并行排列，它們的中心軸線均與oo'重合，且第三徑向蓋板(25)的徑向半徑t和第四徑向蓋板(26)的徑向半徑T相等；第二徑向線波導濾波器(13)滿足工作頻率f₁和f₂的第二類需求：即對輸入的工作頻率為f₁的徑向線波導TEM模完全反射，對輸入的工作頻率為f₂的徑向線波導TEM模完全傳輸；第二徑向線波導濾波器(13)在徑向方向靠近中心軸線oo'一端軸向高度尺寸為s_in，且滿足s_in＝w_h4，第二徑向線波導濾波器13在徑向方向遠離中心軸線oo'一端軸向高度尺寸為s_out，軸線o₃o₄為s_in和s_out的中線，軸線o₃o₄與中心軸線oo'相互垂直；在第三徑向蓋板(25)和第四徑向蓋板(26)相對的表面上一一對應刻有Q個矩形槽，Q為正整數；第三徑向蓋板(25)表面上的第q個矩形槽徑向長度為t_q，距軸線o₃o₄第q個矩形槽的深度為s_2q-1，且第1個矩形槽初始位置距離中心軸線oo'的徑向長度為t₀，第Q個矩形槽末端距離中心軸線oo'的徑向長度為t，1≤q≤Q；第四徑向蓋板(26)表面上的第q個矩形槽徑向長度為T_q，距軸線o₃o₄第q個矩形槽的深度為s_2q，且第1個矩形槽初始位置距離中心軸線oo'的徑向長度為T₀，第Q個矩形槽末端距離中心軸線oo'的徑向長度為T；

能量合成輸出結構(14)將第一徑向線波導濾波器(12)、第二徑向線波導濾波器(13)中的微波合成傳輸至輸出端口(22)；能量合成輸出結構(14)關于中心軸線oo'具有旋轉軸對稱性，由Y形結(27)和徑向線轉同軸彎波導(28)沿徑向向外導通連接組成；

Y形結(27)外觀呈空心圓盤狀，其結構關于軸線o₅o₆結構對稱，軸線o₅o₆與中心軸線oo'相互垂直；Y形結(27)由第一徑向線波導(31)、第二徑向線波導(32)、第三徑向線波導(33)、外徑向斜面(30)、內徑向斜面(29)組成；第一徑向線波導(31)和第二徑向線波導(32)軸向高度尺寸均為w_y1，分別與第一徑向線波導濾波器(12)和第二徑向線波導濾波器(13)導通連接，滿足w_y1＝w_out＝s_out；內徑向斜面(29)的底端半徑為r_y1，頂端半徑為r_y3，取值滿足r_y1r_y3，內徑向斜面(29)頂端與底端的軸向距離為w_y2，頂端與軸線o₅o₆的軸向距離為w_y3；外徑向斜面(30)的徑向內沿半徑為r_y2，徑向外沿半徑為r_y4，取值滿足r_y2r_y4；第三徑向線波導(33)軸向高度尺寸為w_y4，與徑向線轉同軸彎波導(28)的徑向波導端口導通連接；

徑向線轉同軸彎波導(28)的彎曲半徑為R，彎曲角度為90°，它的同軸波導端口為輸出端口(22)，內外半徑分別為r_y5和r_y6；徑向線轉同軸彎波導(28)的徑向波導端口寬度為w_y4，它與Y形結(27)的第三徑向線波導(33)光滑導通連接。