CN201153098Y - 一种用于行波管的输出耦合器结构 - Google Patents
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Abstract
一种用于行波管的输出耦合器结构，属于微波电真空器件领域，包括在行波管的输出窗部分，采用同轴线输出的形式，其特征在于，与其相连处采用同轴线转换到单脊波导段形式，从单脊波导再转换到标准波导输出形式。这种将同轴线传输先转换到单脊波导进行过渡，再转换到标准波导输出方式，可以使信号的匹配性能改进，反射、驻波系数减小，实现微波功率的良好传输。
Description
技术领域
本实用新型属于微波电真空器件领域，特别涉及到一种用于行波管中传输功率的输出耦合器结构。
背景技术
在行波管内，高频信号沿慢波线传输。并将放大的功率耦合至管外，一般再采用同轴线或波导等传递输出功率。为了使行波管慢波线接入微波系统，在电性能上，要考虑不同传输线之间电磁场转换及信号阻抗匹配等问题，在结构上还要考虑如何既能保持管内真空又能让高频信号很好通过的问题。于是，行波管的输入输出端必须有行波管外传输线与管内慢波线之间的高频能量耦合结构。
耦合器的设计是研制行波管的重要一环。在早期的行波管研制中，限制管子工作频带的常常不是高频系统的特性而是耦合结构的频率响应，后来耦合器结构经过改进，管子的频带就进一步加宽。但还有一些管子由于耦合器结构设计不良，影响了管子的增益、功率及其它特性。
从原理上讲，要实现管内慢波线与管外传输线的良好耦合，就是要把管外传输线上的快电磁波完全转换为管内慢波线上的慢电磁波。尤其是工作在高频率范围的行波管，因为随着工作频率升高，器件的尺寸变小，其输出耦合器的设计更加困难，加工难度更大，稍有误差将引起信号明显的反射，因此，工作频率越高，耦合器的驻波比就越难做小，慢波线与管外传输线的匹配耦合就越困难。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，针对微波器件工作频率提高后存在着的传输耦合问题，原有单独采用同轴线或波导传输结构很难适应，需要重新进行设计考虑，本实用新型的目的就是一种用于行波管的输出耦合器结构，即提供一种工作于Ka波段(波长为毫米级)、低反射系数的行波管输出耦合器结构。
本实用新型所采用的技术方案是，一种用于行波管的输出耦合器结构，在行波管的输出窗部分，采用同轴线输出的形式，其特征在于，与其相连处采用同轴线转换到单脊波导段形式，从单脊波导再转换到标准波导输出形式。
在输出耦合器中，所述行波管输出窗需要作径向尺寸由大变小的转换，该径向尺寸对应于90欧姆到50欧姆标准接头的阻抗变换。
在输出耦合器中，所述同轴线的输出窗部分采用的是95氧化铝瓷，阻抗从57欧姆过渡到52欧姆。采用直线型阻抗渐变线，阻抗渐变线的长度通常要大于
陶瓷窗部分的阻抗用两种介质填充的同轴线的特性阻抗的计算公式进行计算。
在输出耦合器输出窗部分，同轴线内外导体直径有阶梯性变化，使得同轴线的内外直径变化到与单脊波导相匹配的状态，以实现良好的微波传输。
在输出耦合器中，所述从单脊波导到标准波导的阻抗变化采用三节切比雪夫阻抗变换，每一部分的阻抗比为：Z1＝1.4，
本实用新型的有益效果是，这种将同轴线传输先转换到单脊波导进行过渡，再转换到标准波导输出方式，可以使信号的匹配性能改进，反射、驻波系数减小，实现微波功率的良好传输。
附图说明
图1为本实用新型一种输出耦合器结构示意图；
图2为同轴线内外导体直径阶梯性变化示意图；
图3为本实用新型一种输出耦合器结构同轴输出窗部分的S11与频率关系图；
图4为本实用新型一种输出耦合器结构同轴输出窗部分的S22与频率关系图；
图5为单脊波导截面图；
具体实施方式
参照图1，表示本实用新型一种输出耦合器结构示意图，图中输出窗1采用同轴线输出的形式，它连接着过渡段部分单脊波导2，该单脊波导之后连接着标准波导3，输出窗需要作90欧姆到50欧姆标准接头的阻抗变换，由于陶瓷窗末端的阻抗为57欧姆，所以只需将90欧姆的同轴线变换到57欧姆即可，采用λ/4阻抗变换器，一节阻抗变换就能在90％的带宽内获得小于1.05的驻波比，因此一节阻抗变换就能满足需求。根据阻抗变换器设计公式就可计算出阻抗变换器的长度和阻抗。
窗陶瓷部分。陶瓷窗采用的是95氧化铝瓷，介电常数εr＝8.9，阻抗从57欧姆过渡到52欧姆，采用直线型阻抗渐变线，阻抗渐变线的长度通常要大于
陶瓷窗部分的阻抗用两种介质填充的同轴线的特性阻抗的计算公式进行计算。
同轴线内外导体直径阶梯性变化。为了实现同单脊波导的匹配连接，需要将同轴线的内外直径变化，由于出现同轴线内外径都阶梯变化的情况，虽然阻抗没有发生变化，但是由于突变处两个尖角之间的电力线非常集中，产生相当大的附加电容，这时即使两边阻抗相等，也会产生相当大的反射，因此需作如图2所示的结构，令h≠0补偿，取h＝0.1D1。经过软件仿真确定各关键尺寸，得到同轴窗的S11和S22曲线如图3和4所示。
同轴转波导部分。为了更好的与50欧姆的同轴线匹配，同轴-波导转换部分采用同轴线激励单脊波导的形式，单脊波导横截面如图5所示。
Claims (3)
1.一种用于行波管的输出耦合器结构，在行波管的输出窗部分，采用同轴线输出的形式，其特征在于，与其相连处采用同轴线转换到单脊波导段形式，从单脊波导再转换到标准波导输出形式。
2.根据权利要求1所述的用于行波管输出耦合器结构，其特征在于，所述行波管输出窗需要作径向尺寸由大变小的转换。
3.根据权利要求1或2所述的用于行波管输出耦合器结构，其特征在于，所述同轴线的输出窗部分采用的是95氧化铝瓷。
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| CNU2007203095723U CN201153098Y (zh) | 2007-12-28 | 2007-12-28 | 一种用于行波管的输出耦合器结构 |
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| CNU2007203095723U CN201153098Y (zh) | 2007-12-28 | 2007-12-28 | 一种用于行波管的输出耦合器结构 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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2007
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