CN209897020U - X波段腔体式梳状谱产生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种X波段腔体式梳状谱产生器，由固定式谐振杆、带通滤波器、负载、波导谐振腔组成；固定式谐振杆安装在所述波导谐振腔内形成输入匹配组件，固定式谐振杆末端焊接一节阶跃二极管，所述节阶跃二极管的一端插入波导谐振腔内。本方案采用固定式谐振杆和波导腔体来实现匹配网络及脉冲发生电路。固定式谐振杆和波导谐振腔组成的输入匹配激励组件，在确保端口良好阻抗匹配的同时、因其较高的Q值，也保障了高阶谐波的输出功率；波导腔体式的结构，在散热方面比传统电路要更好。采用将节阶跃二极管一段焊接在谐振杆上，另一端插入腔体内的结构模式，在一定程度上降低了调试难度，工艺可靠性上更好。
Description
技术领域
本实用新型涉及梳状谱产生器领域，具体涉及一种X波段腔体式梳状谱产生器。
背景技术
梳状谱发生器是一种输入一个射频信号就能产生丰富谐波的器件，它利用足够大的功率推动阶跃恢复二极管(Steprecoverydiode，SRD，简称阶跃管)以产生多次谐波，可以得到X波段及以上的频率源。目前利用阶跃管设计梳状谱产生器，常用可调线圈设计匹配网络及脉冲发生电路，将二极管两端焊接在微带电路上，形成微带平面结构。但可调线圈Q值较低，端口匹配较差，使其高阶谐波输出功率不高；且存在调试难度大，散热能力差，二极管失效后更换较为困难等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种X波段腔体式梳状谱产生器，采用固定式谐振杆和波导腔体来实现匹配网络及脉冲发生电路。固定式谐振杆和波导谐振腔组成的输入匹配激励组件，在确保端口良好阻抗匹配的同时、因其较高的Q值，也保障了高阶谐波的输出功率；波导腔体式的结构，在散热方面比传统电路要更好。采用将节阶跃二极管一段焊接在谐振杆上，另一端插入腔体内的结构模式，在一定程度上降低了调试难度，工艺可靠性上更好。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种X波段腔体式梳状谱产生器，由固定式谐振杆、带通滤波器、负载、波导谐振腔组成；
所述固定式谐振杆安装在所述波导谐振腔内形成输入匹配组件，所述固定式谐振杆末端焊接一节阶跃二极管，所述节阶跃二极管的一端插入波导谐振腔内；
所述带通滤波器、负载分别固定在所述波导谐振腔前后两侧。
作为本实用新型的进一步改进，所述节阶跃二极管参数选择为：阶跃时间tst：tst≤1/f0；少量寿命τ：τ≥1/2πfi；反向结电容Cj：Cj＝l/2πf0xN,其中xN为阻抗电平，规定10Ω<xN<20Ω。
进一步的，所述固定式谐振杆一体设计有第一电感和第二电感，所述第一电感、第二电感、阶跃二极管依次串联。通过阶梯式结构设计，实现两组不同的电感量。该谐振杆通过一体式设计，将两组电感与阶跃二极管进行串联，减小了分立器件焊接所带来的损耗。
进一步的，所述第一电感为“S”型往复式结构，通过S型往复式结构设计，在同等长度的情况下，增加了信号的传播长度，在保证了该组电感的电感量的同时。有效的增加导体的表面积，从而克服高频信号趋肤效应的影响，使得Q值比相同截面积的电感高30％～40％。
进一步的，所述固定式谐振杆表面镀银处理，该谐振杆整体采用表面镀银处理，能够增加导体的导电系数，即减小电感直流电阻，从而使得该谐振杆具有较常规可调线圈高50％～60％的Q值。
本实用新型的有益效果是：
1、固定式谐振杆和波导谐振腔组成的输入匹配激励组件，一方面利用谐振杆与腔体间配合，形成匹配网络，使得确保端口良好阻抗匹配，另一方面利用较高的Q值，保障了高阶谐波的输出功率；
2、波导腔体式的结构，与传统平面结构相比有更大的导热面，所以在散热方面比传统平面结构电路要更好。
3、采用将节阶跃二极管一段焊接在谐振杆上，另一端插入腔体内的结构模式，在一定程度上降低了调试难度，工艺可靠性上更好。
附图说明
图1为本实用新型侧视图；
图2为本实用新型主视图；
图3为本实用新型俯视图；
图4为波导谐振腔结构示意图；
图5为固定式谐振杆的结构示意图；
图6为带通滤波器的剖面图；
图7为本实用新型仿真测试图；
图8为本实用新型带通滤波器仿真图；
图9为本实用新型固定式谐振杆的等效电路图；
图10为本实用新型节阶跃二极管Spice模型图；
图11为本实用新型等效电路。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
如图1-3所示，一种X波段腔体式梳状谱产生器，其特征在于，由固定式谐振杆1、带通滤波器2、负载3、波导谐振腔4组成；固定式谐振杆1安装在波导谐振腔4内形成输入匹配组件，定式谐振杆1末端焊接一节阶跃二极管21，节阶跃二极管21的一端插入波导谐振腔4内；带通滤波器2、负载3分别固定在波导谐振腔4前后两侧。
即由固定式谐振杆1和波导谐振腔4组成输入匹配激励组件。
其中固定式谐振杆1的等效电路如图9所示，图中
Rg＝50Ω，Rin＝ωiL＝2πfinL，fin为输入频率，L为激励电感量。
通过参数上述参数的计算，结构实际使用材料，得出固定式谐振杆1外形图如图5所示。
固定式谐振杆1一体设计有第一电感22和第二电感23，所述第一电感22、第二电感23、阶跃二极管21依次串联。第一电感22和第二电感23呈阶梯式结构分布，即两者一上一下间隔设置形成两级阶梯式。其中，第一电感22为“S”型往复式结构，固定式谐振杆1表面镀银处理。
波导谐振腔4为阶跃二极管提供激励电感和调谐电容
式中:ξ为衰减因子,为简化计算一般取0.3，tP为理想脉冲宽度。
节阶跃二极管21参数选择为：阶跃时间tst：tst≤1/f0；少量寿命τ：τ≥1/2πfi；反向结电容Cj：Cj＝l/2πf0xN,其中xN为阻抗电平，规定10Ω<xN<20Ω；
此外，阶跃二极管的参数还有输入功率等。由于作为本振用的小功率倍频器，
一般的阶跃二极管都能满足要求，因此这里不予考虑。通过参数上述参数的计算，最终选用MA-COM公司提供的SRD器件MMD820-C12，其反向结电容为1.7P，阶跃时间为95ps，少量寿命为60ns，符合设计参数要求，其Spice模型如图10所示。
如图6所示，带通滤波器通过腔体内的凹槽，形成谐振电路，对频带进行选择，对其等效电路进行仿真，得到仿真结果如见图8
输入信号经过外部偏置电路，传输到由固定式谐振杆和波导谐振腔组成的输入匹配激励组件，匹配激励组件一方面是为了与输入信号源内阻阻抗实现共轭匹配，保证输入电压有效的加到阶跃管上。另一方面起到激励电感和调谐电容的作用，使得阶跃管在导通时存储能量，而在截至瞬间将能量转换为脉冲能量，并使得二极管输入端的阻抗为纯电阻性阻抗。阶跃二极管在信号源和匹配激励组件的共同作用下，将输入信号的能量转变为一个狭窄的具有丰富谐波的大幅度脉冲，其原理图参考图11，使用频谱测试仪对本实施例进行测试，得到测试参数如图7所示，其数据见下表。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种X波段腔体式梳状谱产生器，其特征在于，由固定式谐振杆（1）、带通滤波器（2）、负载（3）、波导谐振腔（4）组成；
所述固定式谐振杆（1）安装在所述波导谐振腔（4）内形成输入匹配组件，所述固定式谐振杆（1）末端焊接一节阶跃二极管（21），所述节阶跃二极管（21）的一端插入波导谐振腔（4）内；
所述带通滤波器（2）、负载（3）分别固定在所述波导谐振腔（4）前后两侧。
2.根据权利要求1所述的X波段腔体式梳状谱产生器，其特征在于，所述节阶跃二极管（21）参数选择为：阶跃时间tst：tst≤1/f0；少量寿命τ：τ≥1／2πfi；反向结电容Cj：Cj=l/2πf0xN,其中xN为阻抗电平，规定10Ω<xN<20Ω。
3.根据权利要求2所述的X波段腔体式梳状谱产生器，其特征在于，所述固定式谐振杆（1）一体设计有第一电感（22）和第二电感（23），所述第一电感（22）、第二电感（23）、阶跃二极管（21）依次串联。
4.根据权利要求3所述的X波段腔体式梳状谱产生器，其特征在于，所述第一电感（22）和第二电感（23）呈阶梯式结构分布。
5.根据权利要求4所述的X波段腔体式梳状谱产生器，其特征在于，所述第一电感（22）为“S”型往复式结构。
6.根据权利要求1所述的X波段腔体式梳状谱产生器，其特征在于，所述固定式谐振杆（1）表面镀银处理。
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