[發明專利]一種寬帶大功率雙脊波導密封窗及其設計和制備方法

在審

• 申請號: 202210150821.8
• 申請日: 2022-02-18
• 公開（公告）號: CN114447541A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 周鑫;詹士強;曾強明;劉國盛;涂言青;李少果;喻銅
• 申請（專利權）人: 湖南航天誠遠精密機械有限公司
• 主分類號: H01P1/08
• 分類號: H01P1/08;H01P11/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 郭立中;曾利平

本發明公開的一種寬帶大功率雙脊波導密封窗及其設計和制備方法，其密封窗包括上法蘭和下法蘭，在上法蘭和下法蘭的中部均開設有雙脊波導口，在雙脊波導口處均設有雙脊匹配段，在雙脊匹配段之間設有雙脊介質片，雙脊匹配段可封閉雙脊介質片；在設計和制備時，采用電磁仿真軟件構建密封窗電模型，并進行仿真驗證得到性能符合要求的密封窗電模型后形成工程加工圖紙，再通過機械加工形成密封窗產品，最后通過矢量網絡分析儀測得密封窗的電氣性能。本發明克服了傳統矩形介質片和匹配段導致可用帶寬較窄的問題，擴展了可用帶寬，且縮短了設計周期，減少了機械加工，大幅度降低了制造成本。

技術領域

本發明屬于微波雷達通信技術領域，尤其涉及一種適用于大功率、寬頻帶工作領域的、連接密封充氣波導與空氣介質波導的微波連接器件及其設計和制備方法。

背景技術

在微波雷達系統尤其是大功率微波系統中，為了連接充氣波導饋線與真空波導饋線，通常引入高介電常數的介質窗片結構，稱為密封窗。密封窗的另一種典型用途是用于各類微波電真空器件，如大功率調速管、回旋管、行波管等，是高功率微波電真空器件、加速器等高功率微波電子系統的關鍵部件。

密封窗的作用主要有兩個，一方面是完成氣體或真空的密封作用，另一方面是保證微波以較低的反射進行正常透射，使得電磁波能量正常在微波饋線中傳輸。根據結構形式密封窗可以分為非諧振型及諧振型；非諧振型密封窗有傾斜膜片窗、圓鐘形窗、圓錐形窗等，通常可產生較寬的頻帶；諧振型密封窗有介質片及介質塊，具體形式有膜片窗、杯型窗、球面窗、盒型窗、λ/4階梯窗、λ/2塊狀窗等，諧振型密封窗通常具有功率容量較大，加工方便等特點，得到了廣泛應用。

近年來，隨著雷達及微波系統峰值功率、平均功率的不斷增大，同時微波帶寬也不斷拓寬，對微波輸出窗的功率容量和帶寬性能等也提出了更高的要求。傳統的同軸波導密封窗、矩形波導密封窗逐漸不能滿足雷達微波系統、電真空系統的要求，開發滿足高功率、寬帶寬要求的密封窗產品，成為解決高功率微波雷達通信領域、高功率電真空器件領域的關鍵難題。

例如，授權公開號為CN212062638U，名稱為一種矩形波導壓力密封窗的中國專利文獻，其中公開的矩形波導壓力密封窗無法滿足雷達微波系統、電真空系統的高功率、寬帶寬要求。

又如，申請公布號為CN102568985A，名稱為寬帶大功率脊波導密封窗的應用的中國專利文獻，其中公開的脊波導密封窗結構，雖然法蘭盤輪廓形狀的中心位置處呈現出帶脊的波導空間，但是其介質片和匹配段均為矩形，這種結構主要適用于電真空器件系統，不適用于低頻段器件，無法滿足寬帶范圍的微波阻抗匹配問題，無法滿足雷達微波系統、電真空系統的高功率、寬帶寬要求；介質片需鍍膜，介質片與波導腔體基材需焊接，焊接風險大，增加了維護難度；同時藍寶石密封窗片存在焊接工藝復雜、成本高、無法大批量投產的問題，藍寶石玻璃介電常數不穩定，影響密封窗傳輸性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種寬帶大功率雙脊波導密封窗及其設計和制備方法，以設計和制備出高功率、寬帶寬的密封窗產品。

本發明是通過如下的技術方案來解決上述技術問題的：一種寬帶大功率雙脊波導密封窗，包括上法蘭和下法蘭，在所述上法蘭和下法蘭的中部均開設有雙脊波導口，在所述雙脊波導口處均設有雙脊匹配段，在所述雙脊匹配段之間設有雙脊介質片，所述雙脊匹配段可封閉所述雙脊介質片。

進一步地，所述雙脊介質片采用介電常數為2.08的聚四氟乙烯制成。

進一步地，所述雙脊匹配段采用6063鋁合金制成。

本發明還提供一種如上所述寬帶大功率雙脊波導密封窗的設計和制備方法，包括以下步驟：

根據頻率范圍指標要求選擇合適的脊波導寬邊和脊高尺寸，從而確定合適的標準雙脊波導口尺寸；綜合考慮雙脊介質片以及雙脊匹配段的理論值和經驗值確定雙脊介質片和雙脊匹配段的尺寸；

根據雙脊波導口、雙脊介質片以及雙脊匹配段的尺寸設計密封窗電模型；