[發(fā)明專利]一種緊湊型高功率微波在線測量裝置

在審

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• 申請日: 2022-10-19
• 公開（公告）號: CN115684741A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設計）人: 張威;何昌杰;巨金川;張強;周云霄;李瑩
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 張麗娟

本發(fā)明公開了一種緊湊型高功率微波在線測量裝置，包括主波導、副波導和耦合通道，所述主波導通過耦合通道與副波導相連通，所述主波導為圓波導，所述副波導為標準矩形波導，所述主波導的中心軸線和副波導的中心軸線垂直設置，所述耦合通道為多個圓孔構成的耦合孔陣列，相鄰所述圓孔中點之間的連線相對于副波導中心軸線傾斜設置。本發(fā)明將耦合通道的耦合孔陣列由常用的z方向一維分布孔改成了z—θ二維分布，在滿足了帶寬、定向性、功率容量等性能需求的同時，將軸向尺寸顯著縮短，實現了器件的緊湊化。

技術領域

本發(fā)明涉及高功率微波在線測量技術領域，尤其涉及一種緊湊型高功率微波在線測量裝置。

背景技術

高功率微波系統(tǒng)能夠產生峰值功率大于100MW，頻率在0.1GHz到300GHz之間的強電磁脈沖，在世界各國受到了廣泛的關注與研究。定向耦合器是一種無源微波器件，其在高功率微波在線測量、診斷領域具有廣泛的應用空間。它的主要作用是將微波系統(tǒng)中傳輸的能量按一定比例進行分配，把提取出的一部分微波能量通過示波器等測量儀器對微波系統(tǒng)中傳輸的能量進行在線測量，實時診斷。隨著微波技術地發(fā)展，對定向耦合器性能地需求也在不斷提升，波導耦合器也發(fā)展出了從單孔耦合到多孔耦合，從窄邊耦合到寬邊耦合等多種耦合形式以滿足耦合度、帶寬、定向性的不同要求。傳統(tǒng)的倍茲孔耦合器結構簡單，參數較少，設計加工都比較方便，但是其方向性差，且工作帶寬太窄不適合實際應用。那么為了拓寬小孔耦合器件的工作頻率范圍，可以采用多孔耦合陣列，常用的耦合陣列分布形式主要有：等間距分布、二項式分布以及切比雪夫分布等。雖然多孔陣列波導耦合器顯著提高了工作帶寬，但是帶來了波導耦合器長度較長，體積太大，加工精度高，插入損耗較高等問題。因此傳統(tǒng)的波導耦合很難兼顧尺寸的緊湊、較高耦合平坦度和一定的寬帶。

白珍等提出了一種定向耦合器(“X波段高功率微波選模定向耦合器”，白珍,李國林，張軍，《強激光與粒子束》，2013年第07期)，該定向耦合器的主波導為圓波導，副波導為BJ-70標準矩形波導，主副波導之間通過耦合孔連接，單組耦合孔為等間距切比雪夫分布；該耦合器中心頻率為9.4GHz，在400MHz的帶寬內，對TM₀₁模的耦合度為-54dB，定向性大于35dB。設計方案是通過改變耦合孔間距和耦合孔的大小來調節(jié)耦合度。

上述切比雪夫分布孔耦合方式的耦合器有著良好的耦合性能，但其軸向長度大于80cm，體積龐大，使用起來不夠方便。傳統(tǒng)的波導耦合器為了獲得較寬的工作帶寬大多采用多孔的耦合方式，同時通過增加耦合孔的數量提升耦合的平坦度，但這也導致了傳統(tǒng)定向耦合器尺寸較大，不利于實際應用。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種軸向尺寸小、功率高、耦合度好的緊湊型高功率微波在線測量裝置。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種緊湊型高功率微波在線測量裝置，包括主波導、副波導和耦合通道，所述主波導通過耦合通道與副波導相連通，所述主波導為圓波導，所述副波導為標準矩形波導，所述主波導的中心軸線和副波導的中心軸線垂直設置，所述耦合通道為多個圓孔構成的耦合孔陣列，相鄰所述圓孔中點之間的連線相對于副波導中心軸線傾斜設置。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述緊湊型高功率微波在線測量裝置還包括轉彎波導和輸出波導，所述輸出波導通過轉彎波導和副波導相連通。

所述矩形波導為寬邊尺寸為a，窄邊尺寸為b的標準矩形波導，滿足ab；所述圓孔半徑為r，相鄰所述圓孔中點在沿主波導中心軸線方向的垂直距離為D1，相鄰所述圓孔中點在沿垂直于副波導中心軸線方向的垂直距離為D2，副波導的傳輸腔長度L2，滿足2rD1a-r，2rD2L2-r。在某些實施例中，D1＝30mm，D2＝10mm。

所述圓孔的高度T＝8mm。

所述圓孔為倒圓角的小孔。