一种多孔波导和反射腔加载的Y形分支波导耦合器制造技术

本发明专利技术公开了一种反射腔和多孔波导加载的Y形分支波导耦合器，由L形弯头波导、Y形分支波导、多孔波导、反射腔和隔离波导构成。这种耦合器在很宽的频带内具有低端口反射、高隔离度和高传输特性。该耦合器可以用以作为带状注行波管/返波管的输入/输出耦合装置，实现注波汇合/分离。从而有利于保障带状注行波管的宽频带工作状态和发挥带状电子注的优势。对于带状注行波管，其作为一种高频放大管，通过输入耦合装置将输入信号传输到高频互作用电路，以实现信号的放大。基于这种耦合器结构的毫米波太赫兹行波管/返波管具有高电子效率、大输出功率和宽工作频带等优点，在高数据率通信系统、高精度成像系统和雷达整机系统中有着广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔波导和反射腔加载的Y形分支波导耦合器[
]本专利技术属于真空电子
，具体涉及一种用于微波、毫米波、太赫兹带状注行波管/返波管的输入/输出耦合装置。[
技术介绍
]毫米波/太赫兹波由于具有波长短、频率高、带宽极宽等特性，在安检成像、无损检测、生物医学、高数据率通信、雷达探测等诸多军民应用领域具有广泛的应用前景。毫米波/太赫兹带状注行波管/返波管由于具有输出功率大、电子效率高以及可调谐带宽宽等优点，是一种非常重要的毫米波/太赫兹放大器/振荡器。输入输出耦合器是毫米波/太赫兹带状注行波管/返波管的核心部件之一。输入耦合器用于注波汇合，即从电子枪发射的电子注和从信号源馈入的毫米波太赫兹输入信号在输入耦合器处汇合。电子注和输入信号经过输入耦合器在慢波结构处进行注波互作用。输出耦合器用于注波分离，即注波互作用后的电子注经过输出耦合器利用收集极收集，放大后的毫米波/太赫兹波经过输出耦合器馈入至负载。该器件性能的好坏对于整管的性能有着重要的影响，因此，具有重要的研究价值。一个优良的输入/输出耦合器具有高传输率、低端口反射和低隔离系数等特性。输入/输出耦合器的高传输特性有利于提高整管的效率和增益。低反射特性有利于抑制反射振荡，提高整管的稳定性，因为反射回高频结构中的电磁波容易引起反射振荡，这将对整管的稳定工作极为不利影响。另外反射回输入端口的电磁波容易返回至信号源处，从而很可能毁坏信号源。低隔离系数有利于提高整管测试时的安全性。对于输入耦合器，通过电子注通道传输至电子枪的电磁波将会干扰电子注的轨迹或引起微波泄漏；对于输出耦合器，通过隔离端口传输至收集极的电磁波会引起微波泄露。过量的微波泄漏将会对人体造成伤害。近年来，多种用于毫米波/太赫兹带状注行波管的输入/输出耦合器被广泛研究。在“Designandmicrowavetestofanultra－widebandinput/outputstructureforsheetbeamtravellingwavetubes”(ReviewofScientificInstruments，86(6)：064703－1－064703－7(2015)，作者：G.X.Shu＊，J.X.Wang，G.Liu，Y.Luo，S.F.Wang)一文中，作者将加载反射腔的Y形分支波导耦合器应用于带状注行波管的设计中。反射腔加载的Y形分支波导耦合器包括：长方体外壳、Y形分支波导、L形弯头波导、电子注传输波导，在电子注传输波导下面加载着两个矩形的反射腔。Y形分支波导耦合器具有宽频特性，通过加载矩形反射腔后，该耦合器在很宽的频带内具有良好的隔离特性，在工作频带内隔离度小于－15dB。但是该耦合器的传输特性和反射特性的性能一般，还有较大的提升余地。在工作频带内，传输率在工作频带内大于－1dB，端口反射系数在工作频带内仅在－10dB左右。本专利技术在反射腔加载的Y形分支波导耦合器的基础上，通过加载多孔波导，进一步提高带内的传输特性和降低端口反射特性。[
技术实现思路
]本专利技术的目的在于：在带反射腔的Y形分支波导耦合器的基础上，通过多孔波导的加载来提高该耦合器的传输特性和降低该耦合器的端口反射特性。本专利技术具体采用如下技术方案：一种反射腔和多孔波导加载的Y形分支波导耦合器，包括由L形弯头波导、Y形分支波导、反射腔、多孔波导、隔离波导以及与输入窗相连的输入端口、与高频结构相连的输出端口、与电子枪相连的隔离端口组成的结构，Y形分支波导包括第一个分支端、第二个分支端以及第三个分支端，在Y形分支波导的两个分支间加载多孔波导，进而有利于提高基于该耦合器的行波管/返波管的整管性能。进一步地，多孔波导加载在Y形分支波导的第一个分支端和第三个分支端之间。进一步地，多孔波导的E面和Y形分支波导第一个分支端的E面互相垂直。进一步地，多孔波导为大孔波导和小孔波导。进一步地，在大孔波导的右下角引入了一个梯形台阶。进一步地，通过在Y形分支波导耦合器的分支端下方加载反射腔来降低该耦合器的隔离系数和提高其传输系数。进一步地，反射腔加载在Y形分支波导的第三个分支端的下方。进一步地，Y形分支波导和隔离端口之间还设有隔离波导，通过隔离波导来连接Y形分支波导和隔离端口，从而降低该耦合器的隔离系数。本专利技术的有益效果为：(1)提高了端口21至端口22的传输系数，有利于增大带状注行波管/返波管的输出功率和电子效率。对于带状行波管，还有利于增加整管的增益。；(2)降低了端口21的反射系数，从而有利于降低反射回信号源中的电磁波，避免回馈回去的大功率电磁波损坏信号源。(3)降低了端口22的反射系数，从而有利于降低反射回高频结构中的电磁波，从而避免反射振荡的产生，对整管的稳定工作产生不利的影响；[附图说明]图1(a)、(b)是
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中反射腔加载的Y形分支波导耦合器的结构示意图；其中，11表示输入端口；12表示输出端口；13表示隔离端口；14表示L形弯头波导；15表示Y形分支波导；16表示反射腔；17表示电子注通道波导。图2(a)、(b)、(c)是本专利技术实施例中反射腔和多孔波导加载的Y形分支波导耦合器的结构示意图；其中，21表示输入端口；22表示输出端口；23表示隔离端口；24表示L形弯头波导；25表示Y形分支波导；26表示多孔波导；27表示反射腔；28表示隔离波导，29表示梯形台阶。图3是本专利技术和
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中的耦合器的端口1反射系数的幅频特性曲线对比图；图4是本专利技术和
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中的耦合器的传输系数的幅频特性曲线对比图；图5是本专利技术和
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中的耦合器的隔离系数的幅频特性曲线对比图；图6是本专利技术和
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中的耦合器的端口2反射系数的幅频特性曲线对比图。[具体实施方式]下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。实施例本实施例以工作在U频段的多孔波导和反射腔加载的Y形分支波导耦合器为例。其结构如图2(a)和(b)所示，主要包括：与输入窗/输出窗相连的输入端口21，与慢波结构相连的输出端口22，和电子枪/收集极相连的隔离端口23，L形弯头波导24，Y形分支波导25，多孔波导26，反射腔27，隔离波导28，梯形台阶29。Y形分支波导25包括第一个分支端、第二个分支端以及第三个分支端，Y形分支波导25的第一个分支端通过L形弯头波导24与输入端口21相连，Y形分支波导25的第二个分支端与输出端口22相连，Y形分支波导25的第三个分支端通过隔离波导28和隔离端口23相连。在Y形分支波导25的第三个分支端的下方加载了一个反射腔27，加载的反射腔27能够将传输至隔离端口23的电磁波反射回去，从而实现减小隔离系数的目的。反射腔的腔体个数为1，反射腔垂直于Y形分支波导25的第三个分支端。在Y形分支波导25的第一个分支端和第三个分支端之间加载了多孔波导26，多孔波导的波导个数为2个，分别为大孔波导和小孔波导，多孔波导的E面垂直于Y形分支波导25第一个分支端的E面，其中大孔波导的宽边长度为7mm，小孔波导的宽边长度为0.95mm。通过多孔波导26的引入，可以降低输入端口21和输出端口22的反射，提高输入端口21和输出端口22之间的传输。在大孔波导的右下角引入了一个梯形台阶29。该台阶有利于提高端口反射以及隔离度。本专利技术在Y形分支波导的两个分支间加载多孔波导来减小该耦合器的端口反射系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反射腔和多孔波导加载的Y形分支波导耦合器，包括由L形弯头波导、Y形分支波导、反射腔、多孔波导、隔离波导以及与输入窗相连的输入端口、与高频结构相连的输出端口、与电子枪相连的隔离端口组成的结构，其特征在于：Y形分支波导包括第一个分支端、第二个分支端以及第三个分支端，在Y形分支波导的两个分支间加载多孔波导，进而有利于提高基于该耦合器的行波管/返波管的整管性能。

【技术特征摘要】
1.一种反射腔和多孔波导加载的Y形分支波导耦合器，包括由L形弯头波导、Y形分支波导、反射腔、多孔波导、隔离波导以及与输入窗相连的输入端口、与高频结构相连的输出端口、与电子枪相连的隔离端口组成的结构，其特征在于：Y形分支波导包括第一个分支端、第二个分支端以及第三个分支端，在Y形分支波导的两个分支间加载多孔波导，进而有利于提高基于该耦合器的行波管/返波管的整管性能。2.根据权利要求1所述的反射腔和多孔波导加载的Y形分支波导耦合器，其特征在于：多孔波导加载在Y形分支波导的第一个分支端和第三个分支端之间。3.根据权利要求1所述的反射腔和多孔波导加载的Y形分支波导耦合器，其特征在于：多孔波导的E面和Y形分支波导第一个分支端的E面互相垂直。4.根据权利要求1至3任一所述的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒国响，钱正芳，熊浩，王建勋，刘国，何文龙，张良，孙一翎，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44