[發(fā)明專利]一種用于提高功率輸出的微波合成裝置

有效

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• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112531312B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王可嘉;涂思語;肖龍
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學;中國艦船研究設(shè)計中心
• 主分類號: H01P5/16
• 分類號: H01P5/16;H01P5/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發(fā)明公開了一種用于提高功率輸出的微波合成裝置，屬于微波技術(shù)領(lǐng)域。包括主波導和多個相同的副波導，多個副波導沿主波導的軸向分布，主波導與副波導的材質(zhì)均為金屬，且主波導的微波模式與副波導的微波模式相同；各個副波導的一端均設(shè)有輸入端口，其輸出端口均設(shè)有用于防止能量輸出的短路面，且各個副波導的短路面位于同側(cè)；主波導與副波導輸入端口的同側(cè)設(shè)有用于防止能量輸出的短路面；副波導與主波導共有的連接面上開設(shè)有將主波導內(nèi)腔與副波導內(nèi)腔連通的耦合縫，耦合縫用于將多個副波導內(nèi)的微波源耦合進入主波導內(nèi)從而增大輸出功率。本發(fā)明的能將多臺高功率微波源高效耦合，進而達到放大功率的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于提高功率輸出的微波合成裝置。

背景技術(shù)

微波是無線電波，通常是定義在300MHz-300GHz頻率范圍內(nèi)的電磁波，它是一個比普通無線電波段的波長更短(頻率更高)的波段，故名微波。它的波長大概在1mm到1m之間，根據(jù)波長的大小將它分為分米波，厘米波和毫米波。隨著微波技術(shù)的發(fā)展，1mm波長以下的亞毫米波也稱為微波。波的頻率是由波源決定的，因此同一頻率的波在不同介質(zhì)中的頻率是不變的，但波長和傳播速度是變化的。微波在其傳播過程中，若所遇物體的幾何尺寸大于或可與波長相比擬時，就會產(chǎn)生反射，波長越短，傳播特性越與幾何光學相似。普通無線電波會被高空中的電離層所吸收或被反射回來，而微波則能夠穿過電離層傳播至外層空間。電視廣播、衛(wèi)星通信、宇宙航行、射電天文學，以及受控熱核反應中的等離子體的參數(shù)測量等，都是利用了微波的這一特性才能得以實現(xiàn)的；而且利用微波還可以將太空中太陽能發(fā)電站的電能傳送到地面，以供實用。微波的頻率很高，因此可利用的頻帶較寬、信息容量大，這些優(yōu)點讓微波通信獲得了廣泛的應用與發(fā)展，尤其在戰(zhàn)爭時期，微波得到了迅猛的發(fā)展，例如雷達、導彈系統(tǒng)的運用[2-6]正是微波原理的發(fā)展，在歷史的發(fā)展下，微波逐漸由軍用轉(zhuǎn)民用，已經(jīng)成為現(xiàn)代通信傳輸?shù)娜笾е?。微波的頻率很高，因此，低頻范圍(普通無線電波段)內(nèi)所使用的元(器)件，對于微波已不再適用，而必須研制適用于微波的元(器)件。微波可以深入到某些物質(zhì)的內(nèi)部、并與分子和原子產(chǎn)生相互作用，利用這一特性可以探測物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。某些物質(zhì)吸收微波后會產(chǎn)生熱效應，因此可利用微波作為加熱和烘干的手段，其特點是，微波的穿透性強，可深入物質(zhì)內(nèi)部，加熱速度快而均勻，從而在工農(nóng)業(yè)和食品業(yè)等部門得到了廣泛的應用。除此而外，微波的熱效應和非熱效應在化學、生物學和醫(yī)學等領(lǐng)域的應用前景也是十分廣闊的。

高功率微波是一個不斷發(fā)展的概念，傳統(tǒng)的高功率微波是指功率超過100MW，頻率在1～300GHz之內(nèi)的電磁波。發(fā)展到至今，從平均功率的角度出發(fā)，每個脈沖電磁波的能量大于1J也屬于高功率微波的范疇。高功率微波源大致分為兩類：超寬帶的高功率微波源與窄帶的高功率微波源。超寬帶高功率微波類似核電脈沖與雷電脈沖，但是比雷電脈沖與核電脈沖具有更快的上升前沿和更窄的脈沖寬度，其頻譜的范圍也更寬。窄帶高功率微波源又可區(qū)分為以加速器驅(qū)動的高功率微波源和調(diào)制器驅(qū)動的高功率微波源，前者主要包括相對論返波管，相對論宿調(diào)管，相對論磁控管，磁絕緣振蕩器，虛陰極，后者主要的代表為回旋管。如今，高功率微波技術(shù)已經(jīng)較為成熟，當下研究重點是它的應用需求，研制各類適用HPM的器件刻不容緩。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種用于提高功率輸出的微波合成裝置，由此解決現(xiàn)有微波合成器能量傳輸率低的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于提高功率輸出的微波合成裝置，包括：主波導和多個相同的副波導；

多個副波導沿所述主波導的軸向分布；所述主波導與所述副波導的材質(zhì)均為金屬，且主波導的微波模式與所述副波導的微波模式相同；

各個副波導的一端均設(shè)有輸入端口，其輸出端口均設(shè)有用于防止能量輸出的短路面，且各個副波導的所述短路面位于同側(cè)；

所述主波導與所述副波導輸入端口的同側(cè)設(shè)有用于防止能量輸出的短路面；