CN201741783U - 一种e面波导环行器 - Google Patents

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梁超
郑腾洲
王晓勇
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Abstract

本实用新型公开了一种E面波导环行器，属于大功率微波、毫米波系统的应用领域。E面波导环行器，包含波导、波导结和铁氧体圆盘，其特征在于，还包含匹配介质，其中所述匹配介质放置于位于在所述波导交汇处的波导结的腔内，且所述铁氧体圆盘以所述波导结为中心分别贴于所述波导上下两面。通过本实用新型，可以实现波导环行器在承受较大功率的同时具有较好的带宽。

Description

一种E面波导环行器
技术领域
本实用新型涉及一种波导环行器，特别是一种包含匹配介质的E面波导环行器。
背景技术
使用旋磁性铁氧体样品制作的波导环行器已广泛应用于电子对抗、制导、通讯和射电天文等一系列微波和毫米波系统中。目前广泛采用的是使用部分高度铁氧体短柱的H面波导结环行器，虽然其具有带宽较宽，隔离度较高的特点，但是它可以承受的峰值功率较之E面波导结环行器要小。所以，近年来随着大功率微波、毫米波系统的应用，E面波导环行器由于其结构上的原因，能够比H面波导结环行器承受更大的功率而受到人们的重视。在现有技术中，为了实现环行器的宽频带，常采用外匹配形式宽带法，即将铁氧体样品处加载λ/4金属匹配垫片，构成一个阻抗变换器，并同时在铁氧体圆片周围放置高介电常数介质材料，缩短λ/4匹配线的长度，但这样做的结果是压缩了波导壁窄边的高度，使得E面波导结环行器的峰值功率容量受到很大限制，而且实际操作中较为繁琐。如何在保持E面波导结环行器能承受较大功率的前提下使其具有较好的带宽成为人们研究的热点。
实用新型内容
本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够在承受较大功率的同时具有较宽带宽的E面波导环行器。
本实用新型采用的技术方案是这样的：E面波导环行器，包含波导、波导结和铁氧体圆盘，还包含匹配介质，其中所述匹配介质放置于位于在所述波导交汇处的波导结的腔内，且所述铁氧体圆盘以所述波导结为中心分别贴于所述波导上下两面，另外，该E面波导环行器还可包含分别位于所述波导上方和下方的永磁铁，其中波导结的腔体是8 mm频段上的Y型结腔且匹配介质是聚四氟乙烯介质。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1、与现有技术中采用外匹配形式不同，本实用新型采用将匹配介质内置的形式，提高了器件的可靠性；
2、本实用新型中不采用中心导体，且将铁氧体圆盘贴于波导腔体上下两面使得铁氧体样品的直径增大，厚度减小，进而填充系数降低，波导腔体内的空间变大，这样有利于散热，从而提高能够承受的功率；以及
3、本实用新型中将聚四氟乙烯匹配介质放置于波导结腔内，增加了工作带宽。
附图说明
图1是根据本实用新型的实施例，一种8 mm E面Y结铁氧体环行器的主视图；以及
图2是根据本实用新型的实施例，一种8 mm E面Y结铁氧体环行器的俯视图。
图中标记：1为铁氧体圆盘，2为聚四氟乙烯，3为波导结腔，4为波导腔体，5为铁氧体圆盘、6为永磁体，7为波导结，8为波导，9端口1、10为端口2以及11为端口3。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
在设计过程中，一个匹配的无耗对称三端结就是一个环行器，它的非互易性来源于旋磁铁氧体张量导磁率的非对角线分量，环行器要实现环行，必须满足以下两个条件。一个是频率条件，即(KR)11=1.84，也就是说器件工作的中心频率ω0必须在正、负圆极化波谐振频率ω+及ω–之间，因为当加上外磁场后，由于分裂因子K／μ的作用，正负圆极化波的频率发生分裂，对高场器件而言，K为正值，与正圆极化波μ+相联系的阻抗呈容性，电压落后于电流，具有较低的谐振频率，与负圆极化波μ－相联系的阻抗呈感性，电压超前于电流，具有较高的揩振频率，因此只要适当选择和调整环行器的有关参数(4πMs、外加场及合理设计环行器的参数)使两个模的阻抗在工作频率范围，振幅相等，相角分裂为30°，这时的感抗分量等于容抗分量，总阻抗为一实数。第二个环行条件是阻抗条件，即
Figure 2010202317884100002DEST_PATH_IMAGE001
，也就要求输入、输出的导纳等于环行器结终端的导纳，在横向磁化的铁氧体中，当未磁化时，电磁波分裂的两个模式是简并的，这时自1端输入的波在2、3端口是等分的，其电压相位差180°，振幅为输入振幅的一半，当旋磁铁氧体被磁化时，自1端输入的电磁波就被分裂成正、负圆极化模，铁氧体对两个圆极化模显示不同的磁导率特征，因此当n=±1时，使两个圆极化模的场图旋转30°，这时第3端口的驻波场图处于零，传输发生在1、2端口，3端口被隔离，由此类推实现环流。
图1是根据本实用新型的实施例，一种8 mm E面Y结铁氧体环行器的主视图。如图所示，该环行器使用的波导结腔3为8mm频段常用的Y型结腔，为了提高器件的可靠性及提高功率，不采用中心台阶，铁氧体圆盘1、5于波导结分2片贴于波导腔体上下两面，让铁氧体样品直径增大，减小厚度，进而填充系数降低，波导腔体4内的空间变大，这样有利于散热。在波导结腔中间放置聚四氟乙烯匹配介质2，增加工作带宽。同时，在波导上方和下方的永磁铁6为环行器提供所需的磁场。
图2是根据本实用新型的实施例，一种8 mm E面Y结铁氧体环行器的俯视图。如图所示，该E面Y结环行器具有三个端口9、10、11，分别是端口1、端口2和端口3，其中端口1、2、3 采用8mm 频段上的标准波导（7.11×3.56mm）。而且，该E面Y型结环行器还包含波导结7和波导8。
通过本实用新型，可以达到的技术要求为：频率范围：35±0.5GHz；正向损耗: α＋≤0.5dB；反向损耗: α-≥20dB(极限温度下α-≥18dB)；电压驻波比:S ≤1.25(极限温度下S ≤1.30)；工作温度范围：T：-40℃～+60℃；承受平均功率: P≥40W承受脉冲功率: P≥40kW。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种E面波导环行器，包含波导、波导结和铁氧体圆盘，其特征在于，还包含匹配介质，其中所述匹配介质放置于位于在所述波导交汇处的波导结的腔内，且所述铁氧体圆盘以所述波导结为中心分别贴于所述波导上下两面。
2.如权利要求书1所述的E面波导环行器，其特征在于，包含分别位于所述波导上方和下方的永磁铁。
3.如权利要求书1所述的E面波导环行器，其特征在于，所述波导包含8mm 频段上的标准波导。
4.如权利要求书1所述的E面波导环行器，其特征在于，所述波导结的腔体包含8 mm频段上的Y型结腔。
5.如权利要求书1所述的E面波导环行器，其特征在于，所述匹配介质是聚四氟乙烯介质。
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