[發明專利]一種復合陶瓷型旋磁非線性傳輸線

有效

• 申請號: 202110549910.5
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113394533B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 黃立洋;孟進;朱丹妮;袁玉章;羅康;王海濤;張嘉毫;崔言程;謝明亮
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: H01P5/00
• 分類號: H01P5/00
• 代理公司: 武漢卓越志誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42266
• 代理人: 胡婷婷

本發明提供了一種復合陶瓷型旋磁非線性傳輸線。該復合陶瓷型旋磁非線性傳輸線整體呈現為多層同軸圓柱結構，從軸心向外依次設置有同軸內導體、鐵氧體磁環層、絕緣介質層、同軸外導體、線圈以及充油氣嘴；其還包括敷設于所述同軸內導體的外壁上的內陶瓷層和/或敷設于所述同軸外導體的內壁上的外陶瓷層。本發明提供的復合陶瓷型旋磁非線性傳輸線，通過在同軸內導體的外側和同軸外導體的內側分別敷設內/外陶瓷層，優化了旋磁非線性傳輸線的結構，增強同軸內、外導體之間的絕緣強度，使得其能夠輸出更高功率的寬帶電磁脈沖，并且有效克服了現有技術中的旋磁非線性傳輸線內、外導體之間易發生的局部擊穿，進而制約其功率容量提升的技術缺陷。

技術領域

本發明涉及寬帶高功率微波領域，尤其涉及一種復合陶瓷型旋磁非線性傳輸線。

背景技術

目前，高功率射頻電磁脈沖在空間衛星通訊、高能電子束產生、高功率微波輻射及推進等眾多領域有著廣泛且極其重要的應用。非線性傳輸線是一種可產生寬帶射頻電磁脈沖的固態調制器件，其由于擺脫了對真空電子束和箍縮強磁場的需求，同時又不需要氣體火花開關作為起振元件，因此重復頻率運行能力可達kHz級以上，而且還可對調制脈沖的振蕩頻率進行調節?，F有技術中，可產生高頻（GHz級以上）高功率電磁脈沖的非線性傳輸線主要有兩種，分別為交叉耦合電容型非線性傳輸線（cross-coupling-capacitor nonlineartransmission line）和旋磁型非線性傳輸線（gyro-magnetic nonlinear transmissionline）。

旋磁非線性傳輸線是一種寬帶高功率微波產生裝置，利用旋磁材料的拉莫爾旋磁進動效應產生振蕩電磁脈沖，以其無需電子束驅動、導引磁場、真空系統和結構相對簡單的優點，適合小型化和固態化的應用，能將注入的高壓脈沖轉換成功率達GW、中心頻率在幾百MHz~幾GHz范圍內的寬帶電磁脈沖，重復頻率可達kHz以上。同時，旋磁非線性傳輸線還具有電調頻的特點，通過調節外部線圈產生的初始偏置磁場的大小，可在不改變結構的情況下，在一定范圍內調制出具有不同中心頻率和相位的寬帶電磁脈沖。

旋磁非線性傳輸線產生寬帶電磁脈沖的核心因素在于，高壓脈沖注入到內導體時，在內、外導體間傳播的橫電磁波會迫使鐵氧體材料的微觀磁矩產生方位角方向有阻尼的一致進動，不僅能有效壓縮入射波形的脈沖前沿，還能在入射波形上調制出一系列的振蕩，從而產生寬帶電磁脈沖。

公開號為CN105226350A的發明專利提供了一種基于非線性傳輸線的同軸高功率微波發生器，其包括第一固定法蘭、第二固定法蘭、傳輸線外導體、傳輸線內導體、非線性鐵氧體磁環前段、非線性鐵氧體磁環后段、螺線管、固態電介質和尼龍固定裝置。公開號為CN107919518A的發明專利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。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。但是，上述裝置需將固態絕緣介質灌封進內、外導體之間的部分，存在一旦旋磁非線性傳輸線制作安裝完畢，則不易對鐵氧體磁芯進行更換的技術缺陷。

隨著高功率微波技術的不斷發展，對高功率微波產生裝置的功率容量提出了更高要求。而現有技術中，旋磁非線性傳輸線內、外導體之間發生的局部擊穿現象成為制約其功率容量提升的主要因素。

有鑒于此，有必要設計一種改進的用于產生寬帶高功率微波的復合陶瓷型旋磁非線性傳輸線，既能提高旋磁非線性傳輸線的功率容量，又方便對鐵氧體磁芯進行更換，以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于產生寬帶高功率微波的復合陶瓷型旋磁非線性傳輸線。

為實現上述發明目的，本發明提供了一種復合陶瓷型旋磁非線性傳輸線，其整體呈現為多層同軸圓柱結構從軸心向外依次設置有同軸內導體、鐵氧體磁環層、絕緣介質層、同軸外導體以及線圈；