CN103138035A

CN103138035A - 长度在线可调刚性同轴脉冲传输线

Info

Publication number: CN103138035A
Application number: CN2012105327608A
Authority: CN
Inventors: 樊亚军; 朱郁丰; 石磊; 易超龙; 夏文锋; 卢彦雷; 乔汉青; 刘胜
Original assignee: Northwest Institute of Nuclear Technology
Current assignee: Northwest Institute of Nuclear Technology
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2032-12-12
Also published as: CN103138035B

Abstract

本发明公开了一种长度在线可调刚性同轴脉冲传输线，内、外导体均做成多层嵌套结构。内导体由两层紧贴的薄壁筒组成；外导体采用三层嵌套结构，内层与外层相对固定，中间层可改变轴向位置调节外导体长度；外层分别与中间层和内层形成两个腔体，外、中层之间的腔体与传输线内、外导体之间的绝缘介质腔相通，外、内层之间的腔体与外界相通。传输线长度改变时，内、外导体之间始终充满绝缘介质。本发明可以简洁、高效的调节传输线长度，实现同轴传输线长度的在线调整，以及适应一定程度的弹性伸缩。

Description

长度在线可调刚性同轴脉冲传输线

技术领域

本发明涉及一种用于高功率微波（HPM）系统的长度在线可调同轴传输线，尤其是用于超宽谱高功率微波（UWS-HPM）系统中实现同轴传输线长度的在线调整，以及适应一定程度的弹性伸缩，属于高功率微波技术领域。

背景技术

超宽谱高功率微波武器是HPM武器的一个重要形式。超宽谱高功率微波频谱较宽，可以覆盖较多目标调整响应频率，不需瞄频即可实施攻击，其高功率特点可以对目标构成更大威胁。因此，超宽谱高功率微波武器将在现代信息战中发挥重要的作用。

超宽谱高功率微波产生系统主要由高压脉冲驱动源、亚纳秒脉冲产生器、脉冲传输线、馈源天线系统等组成。其中，脉冲传输线是将高压脉冲驱动源和亚纳秒脉冲产生器产生的高功率超宽谱脉冲高保真、无损的传输至馈源天线系统的重要部件。

现有高功率同轴传输线均为长度固定的刚性传输线，需要改变传输线长度时，必须先将传输线中绝缘变压器油放掉，再更换传输线或者加（减）一段传输线并重新充变压器油，来调整传输线长度。另外，车载等装备系统中，刚性连接的传输线在震动颠簸的环境下容易产生变形、断裂、密封失效等不利情况。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于高功率微波系统的长度在线可调同轴传输线，能够实现同轴传输线长度的在线调整，并能适应一定程度的弹性伸缩。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括内导体和外导体。其中，内导体分为内导体内层和内导体外层，内导体内层和内导体外层均为中空圆柱体，一端开口一端封闭，内导体内层和内导体外层的开口端紧贴相套。传输线长度变化时，内导体内层和内导体外层沿轴向相对滑动以改变内导体长度。

内、外导体之间形成封闭的空腔，注满绝缘变压器油，作为绝缘变压器油腔，内导体外层和内导体内层之间的腔体与绝缘变压器油腔相通。

外导体分为外导体内层、外导体中层和外导体外层，外导体内层、外导体中层和外导体外层均为中空圆柱体，相互同轴嵌套。外导体内层与外导体外层相对固定，外导体中层可相对外导体内层与外导体外层改变轴向位置，调节外导体长度。外导体内层外壁与外导体中层内壁相贴。外导体外层和外导体内层之间的腔体与外界相通，保持其中压力为常压；外导体外层和外导体中层之间的封闭腔体与绝缘变压器油腔相通，且充满绝缘变压器油。

外导体外层内半径R1、外导体中层外半径R2与内导体外层内半径R3之间满足关系式：R1²-R2²=R3²。这样可以保证传输线长度改变时，内、外导体之间始终充满绝缘介质，尤其是此同轴传输线伸长时，保证外导体外层与外导体中层之间腔体变压器油被强制补充进内、外导体间以及内导体外层和内导体内层的腔体，避免在内外导体间的变压器油中出现空腔，引起场强局部增强产生击穿。

所述的内导体和外导体均为金属材质。

所述的内导体外层壁厚和外导体内层的壁厚要使得改变传输线长度时引起的传输线阻抗变化不大于5%。

本发明的有益效果是：本发明提出的一种长度可变同轴传输线，结构简单、可靠，在保证传输线阻抗的变化可以忽略的情况下，可以简便、高效的调节传输线长度，实现同轴传输线长度的在线调整，以及适应一定程度的弹性伸缩。本发明也可以用于其它液体绝缘介质及气体绝缘介质传输线中。

附图说明

图1为长度可变同轴传输线各零件结构图

图2为长度可变同轴传输线的结构示意图。

图3为长度可变同轴传输线长度变化时的示意图。

图4为长度可变同轴传输线局部放大图。

图中，1为外导体外层，2为外导体中层，3为外导体内层，4为内导体外层，5为内导体内层；6为内导体外层上，内导体外层和内导体内层的腔体与内外导体间腔体相通的孔；7为外导体中层上，外导体外层和外导体中层之间的腔体与内外导体间腔体相通的沟槽和孔；8为密封圈；9为外导体外层和外导体内层之间的腔体与外界相通的孔。

具体实施方式

同轴传输线内、外导体均为多层嵌套结构。其中，内导体由内外两层（内导体内层和内导体外层）紧贴相套的薄壁圆柱筒组成，此两层薄壁圆柱筒均为金属材质。内导体外层和内导体内层的腔体与传输线内、外导体之间的绝缘变压器油腔相通，且满变压器油。传输线长度变化时，两层薄壁筒沿轴向相对滑动以改变内导体长度。外导体采用三层（外导体内层、外导体中层和外导体外层）圆柱筒嵌套结构，这三层圆柱筒也均为金属材质。外导体内层与外导体外层相对固定，外导体中层可相对前述两层改变轴向位置调节外导体长度。外导体内层外壁与外导体中层内壁相贴以保证改变长度时传输线的物理参数。外导体外层分别与外导体中层和外导体内层形成两个腔体，外导体外层、外导体内层之间的腔体与外界相通，保持其中压力为常压；外导体外层、外导体中层之间的腔体与传输线内、外导体之间的绝缘变压器油腔相通，且均充满变压器油。外导体外层内半径R1、外导体中层外半径R2与内导体外层内半径R3之间满足关系式：R12-R22=R32。这样可以保证传输线长度改变时，内、外导体之间始终充满绝缘介质，尤其是此同轴传输线伸长时，保证外导体外层与外导体中层之间腔体变压器油被强制补充进内、外导体间以及内导体外层和内导体内层的腔体，避免在内外导体间的变压器油中出现空腔，引起场强局部增强产生击穿。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明的长度可变同轴传输线，内、外导体均为多层嵌套结构。可用于各种尺寸的液体、气体介质传输线中，这里的描述以绝缘变压器油为例。长度可变同轴传输线各零件结构如图一所示、装配结构如图二所示。其内导体由内导体内层5和内导体外层4两层紧贴相套的薄壁圆柱筒组成，此两层薄壁圆柱筒均为金属材质，薄壁圆柱筒的长度根据实际需要确定。薄壁圆柱筒外径由物理结构要求确定；壁厚在尽量满足实际使用中的强度和刚度要求基础上，内导体内层壁厚可大至变为实心结构；由于传输线阻抗是由外导体内径与内导体外径的比值决定的，因此内导体外层壁厚要使得内导体外层在沿轴向移动改变传输线长度时引起的传输线阻抗变化不大于5%。内导体外层和内导体内层的腔体与传输线内、外导体之间的绝缘变压器油腔相通，且满变压器油，因此需在内导体外层筒壁上开孔，使内导体外层和内导体内层的腔体与内外导体间腔体相通，开孔位置6在内导体外层轴向封闭端内侧；数量不少于2个沿圆周方向均布；安装时使其中一个孔处在最上的位置；孔的尺寸根据实际需要2mm-10mm即可；所开孔在内导体外层外表面上所形成的相贯线，必须倒角以减小开孔棱角带来的局部场强变大，倒角大小根据实际情况1mm-10mm即可。传输线长度变化时，内导体外层相对内导体内层滑动可以改变内导体长度。外导体由外导体内层3、外导体中层2和外导体外层1三个金属圆柱筒嵌套构成（见图2），金属圆柱筒的长度根据实际需要确定。外导体内层3与外导体外层1通过螺纹连接相对固定，外导体中层可相对前述两层改变轴向位置调节外导体长度（见图2、图3）。外导体外层分别与外导体中层和外导体内层形成两个腔体（见图2、图3），外导体外层筒壁上需开孔使外导体外层、外导体内层之间的腔体与外界相通，保持其中压力为常压，开孔的位置9为外导体外层1的轴向开口端连接螺纹以内；数量不少于2个沿圆周方向均布；开孔尺寸根据实际情况5mm-20mm即可。外导体外层、外导体中层之间的腔体，由密封圈8使其与外界隔绝，通过外导体中层筒壁上的沟槽和孔与传输线内、外导体之间的绝缘变压器油腔相通（见图2、图3、图4），且均充满变压器油，开孔位置7在外导体中层大法兰端、法兰内侧，数量不少于2个，沿圆周方向均布，孔径大小根据实际需要2mm-10mm即可；开槽位置在外导体中层内壁，长度沿轴向从开孔位置延伸至长于外导体内层不小于2mm位置，槽的深度和宽度与孔径相同即可，开槽数量与所开孔的数量一致。外导体外层、外导体中层和外导体内层的壁厚要满足实际使用的强度和刚度要求。外导体内层的壁厚还要使得外导体中层在沿轴向移动改变传输线长度时引起的传输线阻抗变化不大于5%。此外，外导体外层内半径R1、外导体中层外半径R2与内导体外层内半径R3之间满足关系式：R1²-R2²=R3²。这样可以保证传输线长度改变时，内、外导体之间始终充满绝缘介质，尤其是此同轴传输线伸长时，保证外导体外层与外导体中层之间腔体变压器油被强制补充进内、外导体间以及内导体外层和内导体内层的腔体，避免在内外导体间的变压器油中出现空腔，引起场强局部增强产生击穿。

使用时，分别将内导体、外导体的多层筒壁嵌套在一起（见图2），外导体内层与外导体外层以及内导体内层相对固定，形成一个整体的同轴传输线。将此传输线接入超宽谱高功率微波产生系统，然后在外导体外层与外导体中层之间的腔体、内导体与外导体之间的腔体、内导体外层与内导体内层的腔体均填充绝缘变压器油，上述三个腔体通过外导体中层筒壁上的沟槽和孔（见图2、图3、图4）相通。需要改变传输线长度时，同时调整外筒中间层和内筒外层的轴向位置即可（见图3）。沟槽和孔可以使绝缘变压器油在三个腔体之间流转，保证了内、外导体之间始终充满绝缘介质。

Claims

1.一种长度在线可调刚性同轴脉冲传输线，包括内导体和外导体，其特征在于：

内导体分为内导体内层和内导体外层，内导体内层和内导体外层均为中空圆柱体，一端开口一端封闭，内导体内层和内导体外层的开口端紧贴相套，能够沿轴向相对滑动；

内、外导体之间形成封闭的空腔，注满绝缘变压器油，作为绝缘变压器油腔，内导体外层和内导体内层之间的腔体与绝缘变压器油腔相通；

外导体分为外导体内层、外导体中层和外导体外层，外导体内层、外导体中层和外导体外层均为中空圆柱体，相互同轴嵌套；外导体内层与外导体外层相对固定，外导体中层可相对外导体内层与外导体外层改变轴向位置，外导体内层外壁与外导体中层内壁相贴，外导体外层和外导体内层之间的腔体与外界相通，外导体外层和外导体中层之间的封闭腔体与绝缘变压器油腔相通，且充满绝缘变压器油。

2.根据权利要求1所述的长度在线可调刚性同轴脉冲传输线，其特征在于：所述的外导体外层内半径R1、外导体中层外半径R2与内导体外层内半径R3之间满足关系式：R1²-R2²=R3²。

3.根据权利要求1所述的长度在线可调刚性同轴脉冲传输线，其特征在于：所述的内导体和外导体均为金属材质。

4.根据权利要求1所述的长度在线可调刚性同轴脉冲传输线，其特征在于：所述的内导体外层壁厚和外导体内层的壁厚要使得改变传输线长度时引起的传输线阻抗变化不大于5%。