移相器和加速器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微波技術(shù)領(lǐng)域和加速器領(lǐng)域，尤其涉及移相器和加速器。
【背景技術(shù)】
[0002]移相器是微波應(yīng)用中非常重要的微波器件之一，在雷達(dá)、加速器、通信以及儀器儀表領(lǐng)域中都有很廣泛的應(yīng)用。通常在結(jié)構(gòu)中插入介質(zhì)片、銷釘、鐵氧體等可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波系數(shù)的改變，進(jìn)而可以改變微波的下相位。
[0003]移相器是一種能夠改變微波相位的一種移相器，在高功率微波的合成和分配中有獨(dú)特的應(yīng)用。相位變化速度越快，系統(tǒng)工作重復(fù)頻率就可以越高。高功率移相器在國外已經(jīng)有所研究。他們?cè)诓▽?dǎo)中安置了一定幾何尺寸的鐵氧體或鐵電體，通過外圍的高壓外電路來改變鐵氧體或鐵電體的材料參數(shù)進(jìn)而改變相移。這些移相器的設(shè)計(jì)對(duì)外電路要求比較高。要實(shí)現(xiàn)快速的相變，外加的脈沖電壓通常要幾千伏，同時(shí)對(duì)脈沖上升沿要求也很高。此夕卜，這些移相器中為了讓微波有很好的傳輸特性通常要加一些其他的介質(zhì)在結(jié)構(gòu)中，所以設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。
[0004]通常的移相器是雙端口微波元件，微波從一個(gè)端口進(jìn)入，從另一個(gè)端口傳出。相位的改變通過在傳輸段中加入膜片、鐵氧體等實(shí)現(xiàn)。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的這種通過外電路來改變鐵氧體材料參數(shù)的移相器存在以下缺陷:
[0005](I)相移有限，目前文獻(xiàn)中給出的設(shè)計(jì)，能在較短的時(shí)間里實(shí)現(xiàn)相位的快速變化，但是相位的變化范圍很小，不能達(dá)到180°相位的變化；
[0006](2)穩(wěn)定性差，現(xiàn)在移相器采用外電路控制的方法，通過改變材料的電參數(shù)或者磁參數(shù)來實(shí)現(xiàn)微波相位的改變，這對(duì)外電路電壓的穩(wěn)定性要求比較高。目前的設(shè)計(jì)大多是在測(cè)量結(jié)果中截取效果比較好的一段作為設(shè)計(jì)的結(jié)果；
[0007](3)材料限制，目前已有的移相器在移相器內(nèi)部有鐵氧體材料或其他材料，增加設(shè)計(jì)的難度；
[0008](4)外電路使用，通過外電路改變材料的參數(shù)進(jìn)而改變相位的大小，外電路的電壓通常要幾千伏。
[0009]在現(xiàn)有技術(shù)中，單個(gè)移相器還沒有實(shí)現(xiàn)相鄰的微波脈沖之間的180°相移，主要原因是微波的傳輸受到限制，微波在通過移相器的時(shí)候，功率會(huì)有所降低，同時(shí)也會(huì)有部分微波被反射，而且基于鐵氧體的移相器要保證反射小，損耗小，而且還要速度快，這些都是限制的因素。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]為克服以上技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是提出一種移相器和加速器，能夠?qū)崿F(xiàn)相鄰的微波脈沖在移相器出口處具有相移。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種移相器，包括具有第一中空結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)部，所述第一中空結(jié)構(gòu)具有第一空腔，所述第一空腔的橫截面與所述轉(zhuǎn)動(dòng)部的旋轉(zhuǎn)中心之間的距離在周向上呈周期性連續(xù)變化，以便當(dāng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使得在所述移相器的出口處的相鄰的微波脈沖之間具有一個(gè)相移。
[0012]進(jìn)一步地，所述第一空腔的橫截面與所述轉(zhuǎn)動(dòng)部的旋轉(zhuǎn)中心之間的距離在周向上以180°為周期連續(xù)變化。
[0013]進(jìn)一步地，所述相移在0°至180°的范圍內(nèi)。
[0014]進(jìn)一步地，所述第一空腔的橫截面呈橢圓形或矩形。
[0015]進(jìn)一步地，所述第一空腔的橫截面呈等邊三角形或者正多邊形。
[0016]進(jìn)一步地，所述第一中空結(jié)構(gòu)還包括兩個(gè)第一漸變腔以及鄰近于所述轉(zhuǎn)動(dòng)部兩端設(shè)置的兩個(gè)第一圓波導(dǎo)，兩個(gè)所述第一圓波導(dǎo)通過相應(yīng)的所述第一漸變腔分別與所述第一空腔的兩端相通。
[0017]進(jìn)一步地，還包括分別鄰近于所述微波入口和所述微波出口設(shè)置的兩個(gè)固定部，所述轉(zhuǎn)動(dòng)部能夠相對(duì)所述固定部轉(zhuǎn)動(dòng)，所述固定部具有第二中空結(jié)構(gòu)，所述第二中空結(jié)構(gòu)具有第二空腔，所述第二空腔包括方波導(dǎo)、第二漸變腔以及第二圓波導(dǎo)，所述方波導(dǎo)通過所述第二漸變腔與所述第二圓波導(dǎo)相通，所述第二圓波導(dǎo)靠近所述轉(zhuǎn)動(dòng)部。
[0018]進(jìn)一步地，所述第一圓波導(dǎo)與所述第二圓波導(dǎo)的內(nèi)徑一致。
[0019]進(jìn)一步地，還包括扼流結(jié)構(gòu)，所述扼流結(jié)構(gòu)設(shè)在所述第一圓波導(dǎo)與所述第二圓波導(dǎo)之間。
[0020]本實(shí)用新型還提供了一種加速器，包括用于加速加速器中的電子的加速管、本實(shí)用新型的移相器和驅(qū)動(dòng)裝置，所述移相器設(shè)在所述加速管中，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)部旋轉(zhuǎn)。
[0021]進(jìn)一步地，所述加速管包括第一加速管和第二加速管，所述第一加速管位于所述第二加速管的上游，所述移相器設(shè)在所述第二加速管中。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思，通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)部，轉(zhuǎn)動(dòng)部中的橫截面與轉(zhuǎn)動(dòng)部的旋轉(zhuǎn)中心之間的距離呈周期性連續(xù)變化的第一空腔也隨之旋轉(zhuǎn)，第一空腔的橫截面取向發(fā)生改變，使得相鄰的微波脈沖在通過該第一空腔時(shí)，會(huì)遇到不同取向的橫截面，因此經(jīng)過移相器的相鄰的微波脈沖之間具有一個(gè)相移。
【附圖說明】
[0023]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0024]圖1為本實(shí)用新型移相器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本實(shí)用新型移相器中轉(zhuǎn)動(dòng)部的空腔一個(gè)實(shí)施例的空腔示意圖；
[0026]圖3為本實(shí)用新型的移相器中旋轉(zhuǎn)的空腔在不同時(shí)間上的位置示意圖；
[0027]圖4為移相器在工作過程中微波相位隨轉(zhuǎn)動(dòng)部旋轉(zhuǎn)角度變化的曲線示意圖。
[0028]圖5為包括本實(shí)用新型移相器的加速器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】是為了便于對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思、所解決的技術(shù)問題、構(gòu)成技術(shù)方案的技術(shù)特征和帶來的技術(shù)效果有更進(jìn)一步的說明。需要說明的是，對(duì)于這些實(shí)施方式的說明并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限定。此外，下面所述的本實(shí)用新型的實(shí)施方式中涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0030]本實(shí)用新型中出現(xiàn)的“第一”、“第二”等用語僅是為了方便描述，以區(qū)分具有相同名稱的不同組成部件，并不表示先后或主次關(guān)系。
[0031]在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)沮圍的限制。
[0032]本實(shí)用新型改變了現(xiàn)有技術(shù)中通過外電路改變鐵氧體材料參數(shù)實(shí)現(xiàn)微波移相的方式，提供了一種通過機(jī)械方式控制的移相器，如圖1所示，其包括具有第一中空結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)部I，第一中空結(jié)構(gòu)的第一端和第二端分別作為微波入口和微波出口，第一中空結(jié)構(gòu)具有第一空腔11，第一空腔11的橫截面與轉(zhuǎn)動(dòng)部I的旋轉(zhuǎn)中心之間的距離在周向上呈周期性連續(xù)變化，使得在轉(zhuǎn)動(dòng)部I轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使得相鄰的微波脈沖在通過轉(zhuǎn)動(dòng)部I時(shí)會(huì)面對(duì)不同取向的第一空腔11的橫截面，使得相鄰的微波脈沖之間會(huì)有一個(gè)相移。
[0033]具體而言，通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)部I，第一空腔11也隨之旋轉(zhuǎn)，這樣就可以連續(xù)地改變第一空腔11橫截面的取向，使得微波在通過其時(shí)遇到其不同的相位。對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)部I的旋轉(zhuǎn)，在一種具體的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中，如圖1所示，移相器還包括用于支撐轉(zhuǎn)動(dòng)部I旋轉(zhuǎn)的軸承4，可以選用同軸電機(jī)提供旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，也可以直接在轉(zhuǎn)動(dòng)部I上設(shè)置電機(jī)的轉(zhuǎn)子。通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，就能實(shí)現(xiàn)快速移相，移相的時(shí)間可以通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。
[0034]本實(shí)用新型實(shí)施例的移相器通過將其內(nèi)腔11的橫截面與轉(zhuǎn)動(dòng)部I的旋轉(zhuǎn)中心之間的距離設(shè)計(jì)成周期性連續(xù)變化的結(jié)構(gòu)形成，能夠使得微波從微波入口進(jìn)入第一空腔11后，可以通過第一空腔11的旋轉(zhuǎn)來周期性改變第一空腔11的橫截面取向，從而控制相鄰的微波脈沖的相位變化。第一空腔11的橫截面與轉(zhuǎn)動(dòng)部I的旋轉(zhuǎn)中心之間的距離在周向上周期連續(xù)變化。
[0035]可選地，第一空腔11的橫截面的輪廓為矩形或如圖2所示的橢圓形，第一空腔11的橫截面與轉(zhuǎn)動(dòng)部I的旋轉(zhuǎn)中心之間的距離在周向上以周期為180°連續(xù)變化。如圖3所示，第一空腔11以90°間隔旋轉(zhuǎn)的各位置，并且相鄰的微波脈沖分別在第一空腔11的橫截面處于其中的相鄰兩個(gè)位置處入射，則使得相鄰微波脈沖在移相器出口處的相移為180°。例如微波脈沖的重復(fù)頻率為1000Hz，并且兩個(gè)相鄰的微波脈沖的間隔為lms，所以移相器出口處的相鄰的微波脈沖之間的相移為180°。例如，相鄰的兩個(gè)微波脈沖中的一個(gè)的相位為0°，則另一個(gè)為180°，兩者之間的相移為180°，反之亦然，如圖4所示地周期性變化。
[0036]當(dāng)然該相移還可以是在0°至180°的范圍內(nèi)的其他值，這與第一內(nèi)腔11的橫截面形狀相關(guān)。第一內(nèi)腔11的橫截面形狀可以是等邊三角形或正多邊形，以確保其橫截面形狀相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心是對(duì)稱的。
[0037]作為對(duì)上述實(shí)施例的改進(jìn)，如圖1所示，第一中空結(jié)構(gòu)還包括第一漸變腔12以及設(shè)置在第一端和第二端的第一圓波導(dǎo)13，相應(yīng)的第一圓波導(dǎo)13通過第一漸變腔12分別