一種超寬帶毫米波行波管輸能窗的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種超寬帶毫米波行波管輸能窗，由內導體、介質陶瓷、外導體、外殼和轉接法蘭焊接而成，內導體為細長圓柱針狀結構，呈臺階分布，在尾部兩個臺階之間用以漸變過渡段連接；介質陶瓷為圓筒結構，在寬帶行波管工作頻帶（18-40GHz）帶寬內滿足電壓駐波達到1.2以下，真空氣密性良好，可應用到超寬帶螺旋線行波管中，還可應用到K、Ka波段內別的頻帶范圍的行波管中。
【專利說明】一種超寬帶毫米波行波管輸能窗
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于微波電真空領域，尤其涉及一種超寬帶毫米波行波管輸能窗。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)代軍事技術的發(fā)展日新月異，系統(tǒng)電子裝備對寬頻帶大功率發(fā)射器件也提出了越來越高的要求。螺旋線行波管是目前唯一能滿足寬頻帶電子對抗發(fā)射機性能要求的微波功率器件，它具有大功率、高效率、高增益、寬頻帶和長壽命等特點，廣泛地應用于各國防重點工程之中，被譽為裝備的“心臟”。由于我國基礎工作比較落后，以及種種現(xiàn)實條件因素的限制，我國生產水平與世界先進水平仍存在一定的差距。因此，研制寬頻帶行波管是研制先進的電子對抗發(fā)射機迫切需要解決的關鍵問題，也是提高電子裝備整體性能的根本。寬頻帶行波管工作頻帶主要由慢波系統(tǒng)決定，但是寬的頻帶范圍由輸能窗的傳輸特性決定，輸能窗性能的好壞與否直接決定慢波系統(tǒng)產生的互作用能量輸出到管外的多少。
[0003]行波管輸能窗在電氣性能上，使微波信號盡可能無損耗地從管外傳輸線傳送到慢波線(或從慢波線傳送到管外傳輸線)。行波管的輸能窗設計的良好與否，將直接影響到管子的工作頻帶以及增益和增益平坦度，要實現(xiàn)管內慢波線與管外傳輸線的良好匹配，就是要把管外傳輸線上的快電磁波完全轉換為管內慢波線上的慢電磁波。隨著傳輸電磁波的頻帶范圍增加，各種頻帶對應的結構尺寸變化較大，寬帶輸能窗的設計更加困難，結構尺寸稍有偏差將會引起信號的明顯反射。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是一種頻響特性滿足超寬帶行波管工作帶寬(18-40GHz)的超寬帶毫米波行波管輸能窗。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是:一種超寬帶毫米波行波管輸能窗，包括內導體、介質陶瓷、外導體、外殼和轉接法蘭，
[0006]介質陶瓷為圓筒結構，頂部端面與內導體接觸，底部端面及底部外周與外導體接觸；
[0007]內導體為細長圓柱針狀結構，從一端到另外一端呈臺階分布，分為四段，分別第一臺階、第二臺階、第三臺階和第四臺階，在尾部的第三臺階和第四臺階之間通過漸變過渡段連接，在第二臺階處，臺階端面和介質陶瓷端面接觸，第三臺階外周與介質陶瓷的內孔相適配；內導體上的漸變過渡段位于介質陶瓷內孔內；
[0008]外導體包括外導體座和外導體環(huán)，外導體座為圓環(huán)狀，在內孔內設有一個臺階，臺階底部端面和臺階內孔分別與介質陶瓷底部端面和外周適配；外導體環(huán)為圓柱狀，在內孔內設有兩個臺階，并以漸變段相連接，底部臺階內孔與介質陶瓷相適配，外導體環(huán)外周與外殼相適配；外導體座與外導體環(huán)之間通過墊片連接；
[0009]外殼是內外周均設有臺階的圓柱形,外殼的臺階內孔與外導體外周相適配，臺階端面與外導體座端面相適配；[0010]轉接法蘭為帶臺階的圓環(huán)形，臺階內孔與外殼外周相適配。
[0011]介質陶瓷為介電常數(shù)是8.9的95氧化鋁介質陶瓷。
[0012]本實用新型的優(yōu)點在于，在超寬帶行波管工作頻帶(18-40GHZ)帶寬內電壓駐波比達到1.2以下，可應用到超寬帶螺旋線行波管中，還可應用到K、Ka波段內別的頻帶范圍的行波管中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型一種超寬帶毫米波行波管輸能窗的結構示意圖；
[0014]圖2為電壓駐波比和頻率的測試曲線圖；
[0015]上述圖中的標記均為:1、介質陶瓷，2、內導體，21、第一臺階，22、第二臺階、23、第三臺階，24、第四臺階，3、外導體環(huán)，4、外導體座，5、墊片，6、外殼，7、轉接法蘭。
【具體實施方式】
[0016]圖1為本實用新型一種超寬帶毫米波行波管輸能窗的結構示意圖；本實用新型的技術方案實施步驟如下:
[0017]1.選擇陶瓷的材料，根據(jù)材料的特性確定出介質陶瓷I的結構；
[0018]2.設計內導體2的結構；
[0019]3.根據(jù)內導體2和介質陶瓷I的結構設計外導體的結構；
[0020]4.將內導體2、外導體和介質陶瓷I制作后，裝配在一起，形成輸能窗組件；
[0021]5.根據(jù)輸能窗組件的結構設計外殼6和轉接法蘭7的結構；
[0022]6.將外殼6和轉接法蘭7制作后，同輸能窗組件裝配在一起，形成輸能窗模型；
[0023]7.將輸能窗模型，一端連接慢波結構，一端連接外接頭進行測量傳輸特性，檢查能否滿足設計要求。
[0024]選擇介電常數(shù)為8.9的95氧化鋁介質陶瓷，確定其結構形狀為圓筒，在頂部端面和內導體2接觸，在底部端面及底部外周方向和外導體接觸。
[0025]根據(jù)陶瓷結構設計內導體2結構，內導體2為細長圓柱針狀結構，從一端到另外一端呈臺階分布，分為四段，在尾部兩個臺階之間用以漸變過渡段連接，在其最大臺階處即第二臺階22處，臺階端面和介質陶瓷I端面接觸，最大臺階之下的臺階即第三臺階23外周與介質陶瓷I的內孔接觸；內導體2針上的漸變過渡段位于介質陶瓷I內孔內。
[0026]設計外導體結構，外導體分為外導體座4和外導體環(huán)3，外導體座4為圓環(huán)狀，在內孔方向上有I個臺階，臺階底部端面與臺階內孔分別與介質陶瓷I底部端面和外周接觸；夕卜導體環(huán)3為圓柱狀，在內孔方向上有兩個臺階，以漸變段相連接，底部臺階內孔與介質陶瓷I接觸，外導體換外周與外殼6接觸；外導體座4與外導體環(huán)3之間用一墊片5連接。
[0027]將內導體2、外導體和介質陶瓷I制作后，在相互接觸處用導電膠或者金屬焊接固定，形成輸能窗組件。
[0028]根據(jù)輸能窗組件的結構設計外殼6和轉接法蘭7的結構，外殼6為內外周均帶臺階的圓柱狀，轉接法蘭7為圓環(huán)狀。外殼6的臺階內孔與外導體外周接觸，臺階端面與外導體端面接觸。轉接法蘭7臺階內孔與外殼6外周接觸。
[0029]將外殼6和轉接法蘭7制作后，同輸能窗組件裝配在一起，形成輸能窗模型。[0030]將輸能窗模型一端連接行波管的慢波結構，一端連接外接頭，在網(wǎng)絡分析儀上測量傳輸特性，進行電壓駐波比測量，得到如圖2所示曲線，可以滿足工作頻帶內電壓駐波比低于2.5的要求。
[0031]在超寬帶行波管工作頻帶(18-40GHZ)帶寬內滿足電壓駐波達到1.2以下，真空氣密性良好，可應用到超寬帶螺旋線行波管中，還可應用到K、Ka波段內別的頻帶范圍的行波管中。
[0032]上面結合附圖對本實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經(jīng)改進將本實用新型的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種超寬帶毫米波行波管輸能窗，其特征在于:包括內導體(2)、介質陶瓷(I)、外導體、外殼(6)和轉接法蘭(7)， 介質陶瓷(I)為圓筒結構，頂部端面與內導體(2)接觸，底部端面及底部外周與外導體接觸； 內導體(2)為細長圓柱針狀結構，從一端到另外一端呈臺階分布，分為四段，分別第一臺階(21)、第二臺階(22)、第三臺階(23)和第四臺階(24)，在尾部的第三臺階(23)和第四臺階(24)之間通過漸變過渡段連接，在第二臺階(22)處，臺階端面和介質陶瓷(I)端面接觸，第三臺階(23)外周與介質陶瓷(I)的內孔相適配；內導體(2)上的漸變過渡段位于介質陶瓷(I)內孔內； 外導體包括外導體座(4)和外導體環(huán)(3),外導體座(4)為圓環(huán)狀,在內孔內設有一個臺階，臺階底部端面和臺階內孔分別與介質陶瓷(I)底部端面和外周適配；外導體環(huán)(3)為圓柱狀，在內孔內設有兩個臺階，并以漸變段相連接，底部臺階內孔與介質陶瓷(I)相適配，外導體環(huán)(3)外周與外殼(6)相適配；外導體座(4)與外導體環(huán)(3)之間通過墊片(5)連接; 外殼(6)是內外周均設有臺階的圓柱形，外殼(6)的臺階內孔與外導體外周相適配，臺階端面與外導體座(4)端面相適配； 轉接法蘭(7)為帶臺階的圓環(huán)形，臺階內孔與外殼(6)外周相適配。
2.如權利要求1所述的超寬帶毫米波行波管輸能窗，其特征在于:介質陶瓷(I)為介電常數(shù)是8.9的95氧化鋁介質陶瓷。
【文檔編號】H01J23/42GK203466160SQ201320494137
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年8月13日 優(yōu)先權日:2013年8月13日
【發(fā)明者】吳華夏, 趙艷珩, 袁璟春, 程海, 吳磊, 李 榮, 侯信磊 申請人:安徽華東光電技術研究所