CN111816536B - 一种行波管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行波管，行波管包括有射频输出结构，所述射频输出结构包括连接于行波管管体上的第一输出波导连接器；连接于第一输出波导连接器的远离行波管管体一端的输出窗；以及连接于输出窗的远离第一输出波导连接器一端的第二输出波导连接器；所述第二输出波导连接器的远离输出窗的一端形成输出端口；所述第二输出波导连接器上包括有耦合于第二输出波导连接器上的正向耦合器以及反向耦合器。本发明通过对行波管结构的改进实现了对行波管输出功率以及负载反射功率的实时检测。

Description

一种行波管

技术领域

本发明涉及真空电子器件领域，特别涉及一种行波管。

背景技术

行波管是一种极为重要的微波功率放大器，是电子战、防空反导系统、卫星上行通信、无人机、地基远程预警与情报等电子系统的核心部件，在军用电子战装备中具有十分重要的作用。近年来，随着武器装备的不断升级，对行波管的功率、效率、小型化和可靠性等性能指标提出更高的要求。

行波管作为一常用微波放大器件，具有输出功率大、工作频带宽、效率高等优点，其中输出功率为考察行波管特性的一重点指标。然而在现有技术中，行波管的输出部分不能实时反馈功率传输状态，行波管工作稳定性不能被实时监测，无法对传输系统中突发的传输故障进行快速定位。因此，需要对现有行波管的结构进行改进，以解决上述问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的至少一个目的在于提供一种行波管，通过对行波管结构的改进实现了对行波管输出功率以及负载反射功率的实时检测。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种行波管，所述行波管包括有射频输出结构，所述射频输出结构包括：

连接于行波管管体上的第一输出波导连接器；

连接于第一输出波导连接器的远离行波管管体一端的输出窗；以及

连接于输出窗的远离第一输出波导连接器一端的第二输出波导连接器；

所述第二输出波导连接器的远离输出窗的一端形成输出端口；

所述第二输出波导连接器上包括有耦合于第二输出波导连接器上的正向耦合器以及反向耦合器。

此外，优选地方案是，所述正向耦合器位于所述第二输出波导连接器的靠近输出端口的一侧；

所述反向耦合器位于所述第二输出波导连接器的靠近输出窗的一侧。

此外，优选地方案是，所述第二输出波导连接器上包括有与正向耦合器对应的正向耦合孔，以及与反向耦合器对应的反向耦合孔，正向耦合孔与反向耦合孔之间的距离L为(2n+1)λ/4。

此外，优选地方案是，所述行波管还包括有位于射频输出结构外侧的封装结构，所述封装结构上包括有供所述正向耦合器以及反向耦合器引出的开口。

此外，优选地方案是，所述正向耦合器被配置为获取行波管正向传输功率的检测用输出功率。

此外，优选地方案是，所述反向耦合器被配置为获取行波管负载的反射功率。

此外，优选地方案是，所述正向耦合器的耦合衰减为-40dB，平坦度小于3dB。

此外，优选地方案是，所述正向耦合器采用同轴线耦合器，带状线耦合器，微带线耦合器或金属波导。

此外，优选地方案是，所述反向耦合器采用同轴线耦合器，带状线耦合器，微带线耦合器或金属波导。

本发明的有益效果如下：

本发明通过在射频输出结构上集成正向、反向功率耦合器的方式，能够在行波管工作过程中的输出功率和负载反射功率实现实时检测，该方式能够实现行波管输出部分的小型化，进一步缩小行波管的占用空间，且其具有的实时性可以在输出功率出现问题后及时得到反馈，起到保护行波管的作用。

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示出本发明所提供行波管的结构示意图。

图2示出本发明所提供行波管结构中射频输出结构的立体结构图。

图3示出本发明所提供行波管结构中射频输出结构的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为解决现有行波管的输出部分不能实时反馈功率传输状态，行波管工作稳定性不能被实时监测，无法对传输系统中突发的传输故障进行快速定位的技术问题，本发明提供一种行波管结构，结合图1至图3所示，具体地，所述行波管1包括有射频输出结构2，所述射频输出结构包括：

连接于行波管管体上的第一输出波导连接器21；

连接于第一输出波导连接器21的远离行波管管体一端的输出窗22；以及

连接于输出窗22的远离第一输出波导连接器21一端的第二输出波导连接器23；

所述第二输出波导连接器23的远离输出窗22的一端形成输出端口231；

所述第二输出波导连接器23上包括有耦合于第二输出波导连接器23上的正向耦合器24以及反向耦合器25。

所述正向耦合器24位于所述第二输出波导连接器23的靠近输出端口231的一侧；正向耦合器24被配置为获取行波管正向传输功率的检测用输出功率。

所述反向耦合器25位于所述第二输出波导连接器23的靠近输出窗22的一侧，反向耦合器25被配置为获取行波管负载的反射功率。

行波管射频输出结构集成正向耦合器后，行波管的输出功率经衰减耦合由正向耦合器输出，通过对正向耦合器输出的功率进行耦合损耗补偿换算得到行波管射频输出结构的功率传输量值，从而实现对行波管工作过程中输出功率的实时检测。同时当行波管负载反射功率过大，会降低行波管效率，导致相关器件过热烧损，为避免这一现象，本发明还在行波管射频输出结构集成反向耦合器，反向耦合器输出的功率经耦合换算得到负载反射功率，从而实现对行波管工作过程中负载反射功率的实时检测。当反向耦合器获得的负载反射功率超过设定值后，能够被及时检测到，从而采取相应的措施来保护行波管管体不受到伤害。本发明通过在行波管射频输出结构集成正向耦合器以及反向耦合器，可使行波管的传输功率可以得到及时的检测和反馈，便于在多级传输系统中对突发故障进行快速定位，并及时对系统提供保护。关于第二输出波导连接器23上正向耦合器24以及反向耦合器25配置关系，波导耦合器具有方向性，举例来说，结合图3所示，正向耦合器24以及反向耦合器25口耦合度均为40dB，方向性为15dB，当行波管输出功率为0dBm时，此时正向耦合器24端口检测到功率-40dBm，由于此波导耦合器的方向性为15dB，此时反向耦合器25端口检测到的功率为-55dBm，此值相对于-40dBm来说过小，可以忽略不计，所以认为正向耦合器24端口检测到的功率值为行波管的输出功率值，正向耦合器24端口为正向耦合检测口。若行波管的反射功率为0dB，此时反向耦合器25端口检测到的功率为-40dB，正向耦合器24端口检测到的功率为-55dB，正向耦合器24端口的功率也可以忽略不计，所以反向耦合器25端口检测到的为反射功率值，反向耦合器25端口为反向耦合检测口。

在一个实施例中，所述第二输出波导连接器23上包括有与正向耦合器24对应的正向耦合孔，以及与反向耦合器25对应的反向耦合孔，正向耦合孔与反向耦合孔之间的距离L为(2n+1)λ/4。其中n为正整数，λ为电磁波的波长。需要说明的是，n的取值可根据波导耦合器的带宽、耦合度、方向性、平坦度以及加工尺寸进行选取。本发明通过在第二输出波导连接器上设计两个耦合孔且分别配合设置正向耦合器以及反向耦合器的方式，实现对行波管正向传输输出功率和反向的行波管负载反射功率的实时检测，在实际工程中，为了实现行波管射频输出结构部分小型化，通过工厂实现所能加工的最小尺寸，优选地，正向耦合孔与反向耦合孔之间的距离L约为35mm。

示例性说明，一支工作在Ka波段、输出功率为180W的行波管，当该行波管的射频输出结构上集成了如本发明的正向耦合器以及反向耦合器时，正向耦合器耦合衰减为-40dB，方向性为15dB，平坦度小于3dB情况下，通过正向耦合器检测出输出功率为12.5dBm，与行波管应得到的12.6dBm相差不大。对行波管外接控保系统，行波管在反射功率超过50W时切断电源，在行波管投入使用时，利用反向耦合器获取反射功率，当反射功率大于50W时，行波管电源切断，起到保护行波管的作用。本发明能在Ka波段全频段实现以上功能，具有宽带特性。

在一个实施例中，为了便于所述行波管还包括有位于射频输出结构外侧的封装结构3，所述封装结构3上包括有供所述正向耦合器24以及反向耦合器25引出的开口31。此外，优选地方案是，所述正向耦合器24以及反向耦合器25均可采用同轴线耦合器，带状线耦合器，微带线耦合器或金属波导。

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，对于所属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 (9)

1.一种行波管，其特征在于，所述行波管包括有射频输出结构，所述射频输出结构包括：

连接于行波管管体上的第一输出波导连接器；

连接于第一输出波导连接器的远离行波管管体一端的输出窗；以及

连接于输出窗的远离第一输出波导连接器一端的第二输出波导连接器；

所述第二输出波导连接器的远离输出窗的一端形成输出端口；

所述第二输出波导连接器上包括有耦合于第二输出波导连接器上的正向耦合器以及反向耦合器。

2.根据权利要求1所述的行波管，其特征在于，所述正向耦合器位于所述第二输出波导连接器的靠近输出端口的一侧；

所述反向耦合器位于所述第二输出波导连接器的靠近输出窗的一侧。

3.根据权利要求1所述的行波管，其特征在于，所述第二输出波导连接器上包括有与正向耦合器对应的正向耦合孔，以及与反向耦合器对应的反向耦合孔，正向耦合孔与反向耦合孔之间的距离L为(2n+1)λ/4；其中n为正整数，λ为电磁波的波长。

4.根据权利要求1所述的行波管，其特征在于，所述行波管还包括有位于射频输出结构外侧的封装结构，所述封装结构上包括有供所述正向耦合器以及反向耦合器引出的开口。

5.根据权利要求1所述的行波管，其特征在于，所述正向耦合器被配置为获取行波管正向传输功率的检测用输出功率。

6.根据权利要求1所述的行波管，其特征在于，所述反向耦合器被配置为获取行波管负载的反射功率。

7.根据权利要求1所述的行波管，其特征在于，所述正向耦合器的耦合衰减为-40dB，平坦度小于3dB。

8.根据权利要求1所述的行波管，其特征在于，所述正向耦合器采用同轴线耦合器，带状线耦合器，微带线耦合器或金属波导。

9.根据权利要求1所述的行波管，其特征在于，所述反向耦合器采用同轴线耦合器，带状线耦合器，微带线耦合器或金属波导。

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