CN109727835B - 用于同轴输能窗的内导体、同轴输能窗及行波管 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于同轴输能窗的内导体、同轴输能窗及行波管。该内导体的一具体实施方式包括同轴设置的第一轴状部和第二轴状部，第二轴状部的直径小于第一轴状部的直径，第二轴状部开设有环槽。该实施方式可优化同轴输能窗的S11指标。

Description

用于同轴输能窗的内导体、同轴输能窗及行波管

技术领域

本发明涉及微波电真空器件领域。更具体地，涉及一种用于同轴输能窗的内导体、同轴输能窗及行波管。

背景技术

空间行波管是一种核心的空间通信器件，广泛应用于卫星导航、卫星通信、地面观测、空间探测等领域，结构上由电子枪、微波输能窗、慢波系统、聚焦系统以及收集极，这五大部分组成。其中的微波输能窗空间行波管的为空间行波管的核心组成。微波输能窗在设计时，为了减小反射电磁能量对输能结构的热损伤，需要设计实现较小的驻波比，以减少传输过程中的电磁反射，提高输能结构的可靠性。

随着传输功率增加以及工作频率的提高，在宽带大功率脉冲空间行波管中，对于同轴输能窗的S11指标的设计较难实现，同轴输能窗的频带范围内常常会存在电磁反射严重的频率点。

因此，需要提供一种新的用于同轴输能窗的内导体、同轴输能窗及行波管。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同轴输能窗的内导体、同轴输能窗及行波管，以解决现有技术存在的问题中的至少之一。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供了一种用于同轴输能窗的内导体，所述内导体包括同轴设置的第一轴状部和第二轴状部，所述第二轴状部的直径小于所述第一轴状部的直径，所述第二轴状部开设有环槽。

优选地，所述环槽的轴向长度等于所述第二轴状部的直径。

优选地，所述环槽的直径为环槽的轴向长度的0.7-0.8倍。

本发明第二方面提供了一种同轴输能窗，包括外导体和本发明第一方面提供的内导体，以及封装在内导体与外导体之间的封接陶瓷。

优选地，所述环槽的靠近第一轴状部的端部距所述第一轴状部的距离为所述封接陶瓷的外径的1-1.3倍。

优选地，所述封接陶瓷与所述内导体套封封接。

优选地，所述封接陶瓷与所述第一轴状部的朝向所述第二轴状部的表面端封封接。

本发明第三方面提供了一种行波管，包括本发明第二方面提供的同轴输能窗。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案可以显著减小同轴输能窗频带范围内的电磁反射，减小驻波比，优化同轴输能窗的S11指标，提升其宽带传输性能，提高其能量传输的可靠性，且工艺结构的可靠性高。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出本发明实施例提供的同轴输能窗的结构示意图。

图2示出现有的同轴输能窗在频带范围内的驻波比曲线图。

图3示出本发明实施例提供的同轴输能窗在频带范围内的驻波比曲线图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种同轴输能窗，包括内导体100和外导体200，以及封装在内导体100与外导体200之间的封接陶瓷300，其中，内导体100包括同轴设置的第一轴状部101和第二轴状部102，第二轴状部102的直径d小于第一轴状部101的直径，第二轴状部102开设有环槽。可理解的是，环槽为开设于第二轴状部102上的径向环绕第二轴状部102一周的连续的环形凹槽。

其中，第一轴状部101和第二轴状部102构成了阶梯轴状的内导体，内导体整体呈现针状，第一轴状部101和第二轴状部102可为一体成型。外导体200为开设有内孔的圆柱体，封接陶瓷300为中心沿轴线形成有圆形通孔的片状圆环或圆柱体。

本实施例提供的同轴输能窗，通过在第二轴状部102开设环槽，可以显著减小同轴输能窗频带范围内的电磁反射，减小驻波比，优化同轴输能窗的S11指标，提升其宽带传输性能，提高其能量传输的可靠性，且工艺结构的可靠性高。

在本实施例的一些可选的实现方式中，环槽的轴向长度c大致等于第二轴状部102的直径d，优选为环槽的轴向长度c等于第二轴状部102的直径d。采用此实现方式，利于实现优化同轴输能窗的S11指标。需要说明的是，环槽的轴向长度c可结合内导体100、外导体200和封接陶瓷300的尺寸以及对同轴输能窗在频带范围内的驻波比需求，通过仿真模拟进行设计，并不限于本实现方式给出的设计方式。

在本实施例的一些可选的实现方式中，环槽的直径e为环槽的轴向长度c的0.7-0.8倍，即，环槽的深度为环槽的轴向长度c的0.3-0.2倍。采用此实现方式，利于实现优化同轴输能窗的S11指标。需要说明的是，环槽的直径e可结合内导体100、外导体200和封接陶瓷300的尺寸以及对同轴输能窗在频带范围内的驻波比需求，通过仿真模拟进行设计，并不限于本实现方式给出的设计方式。

本领域技术人员应当理解的是，环槽的尺寸设计方式不限于上述实现方式中给出的直径及轴向长度的尺寸，甚至环槽也可为不规则环槽，即环槽的径向各位置的环槽半径及轴向长度均可不同，具体采用的尺寸，可结合内导体100、外导体200和封接陶瓷300的尺寸以及对同轴输能窗在频带范围内的驻波比需求，通过仿真模拟进行设计。

在本实施例的一些可选的实现方式中，环槽的靠近第一轴状部101的端部距第一轴状部101的距离b为封接陶瓷300的外径a的1-1.3倍。采用此实现方式中对环槽开设位置的限定，利于实现优化同轴输能窗的S11指标。需要说明的是，环槽开设的位置可结合内导体100、外导体200和封接陶瓷300的尺寸以及对同轴输能窗在频带范围内的驻波比需求，通过仿真模拟进行设计，并不限于本实现方式给出的设计方式。

在本实施例的一些可选的实现方式中，封接陶瓷300与内导体100直接套封封接。

除上述实现方式外，封接陶瓷300也可与第一轴状部101的朝向第二轴状部102的表面端封封接，即，将图1所示的封接陶瓷300的上表面与第一轴状部101的下表面焊接在一起。

在一个具体示例中，针对具有同样的内导体100、外导体200和封接陶瓷300尺寸及封接方式的同轴输能窗，通过仿真计算可得到图2示出的未开设环槽的现有的同轴输能窗在频带范围内的驻波比曲线图和图3示出的本实施例提供的同轴输能窗在频带范围内的驻波比曲线图。可以看出，现有的同轴输能窗只能在2GHz带宽范围内实现驻波比≤1.25，其它频点的电磁反射较大，且只能在8GHz带宽内实现驻波比≤1.5，虽然能够满足某些较低的设计要求，但也不利于同轴输能窗长期工作的可靠性。而本实施例提供的同轴输能窗实现了在9GHz带宽范围内实现驻波比≤1.15，在10GHz带宽内实现驻波比≤1.25，同轴输能窗的传输特性得到了明显的改善，且有利于同轴输能窗长期工作的可靠性。

本发明的另一个实施例提供了一种行波管，包括上述同轴输能窗。可理解的是，行波管还包括电子枪、高频结构、收集极等部件，同轴输能窗设置于高频结构的输入端或输出端。

需要说明的是，在本发明的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种用于行波管的同轴输能窗内导体，所述内导体包括同轴设置的第一轴状部和第二轴状部，所述第二轴状部的直径小于所述第一轴状部的直径，其特征在于，所述第二轴状部开设有环槽；

其中，

所述环槽的轴向长度等于所述第二轴状部的直径。

2.根据权利要求1所述的内导体，其特征在于，所述环槽的直径为所述环槽的轴向长度的0.7-0.8倍。

3.一种同轴输能窗，其特征在于，包括外导体和如权利要求1-2中任一项所述的内导体，以及封装在内导体与外导体之间的封接陶瓷。

4.根据权利要求3所述的同轴输能窗，其特征在于，所述环槽的靠近第一轴状部的端部距所述第一轴状部的距离为所述封接陶瓷的外径的1-1.3倍。

5.根据权利要求3所述的同轴输能窗，其特征在于，所述封接陶瓷与所述内导体套封封接。

6.根据权利要求3所述的同轴输能窗，其特征在于，所述封接陶瓷与所述第一轴状部的朝向所述第二轴状部的表面端封封接。

7.一种行波管，其特征在于，包括如权利要求3-6中任一项所述的同轴输能窗。

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