一种全方位辐射的高功率微波系统技术方案

本发明专利技术公开一种全方位辐射的高功率微波系统，包括用于产生高功率微波的高功率微波源、用于将高功率微波辐射到指定空间位置的辐射天线和用于连接高功率微波源和辐射天线的功率分配器，所述辐射天线为多面体结构，所述功率分配器的多个输出端分别与所述辐射天线的多个面对应且连接。该高功率微波系统具有波束覆盖范围广、拓扑结构简单的特点，其体积及重量均较小，控制方式简单，能够满足多种应用需求。需求。需求。

【技术实现步骤摘要】
一种全方位辐射的高功率微波系统


[0001]本专利技术属于高功率微波
，具体地说涉及一种全方位辐射的高功率微波系统。

技术介绍

[0002]一般来说，高功率微波(High Power Microwave,HPM)指的是峰值功率大于100MW，频率介于1GHz到300GHz之间的相干电磁辐射。它是本世纪70年代以来随着脉冲功率技术、相对论电子学和等离子体物理等学科的发展而发展起来的一个新的研究领域。高功率微波在等离子体加热、远程雷达、工业辐照及电子对抗等领域具有较为广阔的应用空间。
[0003]许多应用场合要求高功率微波系统具有全向辐射能力，以便将高功率微波能量辐射到空间任意需要的位置点。常用的方法是采用扫描天线将微波能量根据需要辐射到需求角度，然而天线的波束扫描角度范围有限，单一高功率微波系统的能量很难对空间4π立体角进行全覆盖。这就需要利用多个微波系统组合实现空间全覆盖，导致整个系统体积重量庞大，且多个微波系统之间的协调同步要求较高且控制系统复杂，应用不变。
[0004]针对上述问题，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种全方位辐射的高功率微波系统。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种全方位辐射的高功率微波系统，包括用于产生高功率微波的高功率微波源、用于将高功率微波辐射到指定空间位置的辐射天线和用于连接高功率微波源和辐射天线的功率分配器，所述辐射天线为多面体结构，所述功率分配器的多个输出端分别与所述辐射天线的多个面对应且连接。
[0007]优选的，所述功率分配器包括多路分别与所述高功率微波源连接的传输机构，每一路传输机构均包括依次顺序相连的馈入波导、微波开关和输出波导，所述馈入波导与高功率微波源的输出端连接，所述输出波导与所述辐射天线连接。
[0008]优选的，所述馈入波导的长度为n+λ/4，其中，n为非负整数，λ为波导导波波长。
[0009]优选的，所述高功率微波源包括初级能源、脉冲功率源、相对论微波产生器件及包括真空、引导磁场在内的附属设备或组件。
[0010]优选的，所述高功率微波源为紧凑型Marx发生器，紧凑型Marx发生器驱动相对论返波管产生高功率微波，其输出微波模式为圆波导TM01模，输出端为空心圆波导。
[0011]优选的，所述辐射天线由多个辐射阵面组成多面体结构，所述辐射阵面包括辐射面和设置于所述辐射面内侧的馈线，所述馈线内设置有用于对辐射阵面上的辐射波束进行指向调节的调相装置。
[0012]优选的，所述辐射阵面还包括天线窗，所述天线窗设置于辐射阵面的外侧。
[0013]优选的，所述辐射阵面为机械扫描天线和相控阵天线中的一种或二种的结合。
[0014]优选的，所述辐射天线由6个辐射阵面组成六边形结构，所述辐射阵面为二维相控阵，波束调节范围为垂直正面法向正负60
°
的锥角。
[0015]有益效果：
[0016]1、本专利技术提供的全方位辐射的高功率微波系统具有波束覆盖范围广、拓扑结构简单的特点，其体积及重量均较小，控制方式简单，能够满足多种应用需求。
[0017]2、本专利技术提供的全方位辐射的高功率微波系统能够在仅采用一套高功率微波源的前提下保证微波快速辐射到指定空间位置，大幅降低了系统体积重量及复杂度。
[0018]3、本专利技术提供的全方位辐射的高功率微波系统能够很好的应用于需要全空间覆盖的高功率微波系统之中。
附图说明
[0019]图1为本专利技术全方位辐射的高功率微波系统的结构示意图。
[0020]图2为本专利技术全方位辐射的高功率微波系统的内部结构示意图。
[0021]图3为功率分配器的结构示意图。
[0022]图4为辐射天线的结构示意图。
[0023]图中：100、高功率微波源；200、功率分配器；210、馈入波导；220、微波开关；230、输出波导；300、辐射阵面；310、馈线；320、辐射面；330、天线窗。
具体实施方式
[0024]为了使本领域的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0025]如图1
‑
4所示，本具体实施例中提供的全方位辐射的高功率微波系统包括用于产生高功率微波的高功率微波源100、用于将高功率微波辐射到指定空间位置的辐射天线和用于连接高功率微波源100和辐射天线的功率分配器200，所述辐射天线为密封的多面体结构，所述功率分配器200的多个输出端分别与所述辐射天线的多个面对应且连接，高功率微波源100处于整个系统的中心位置，高功率微波根据辐射需求通过功率分配器200分配传输至相应的辐射面上。
[0026]根据系统所需辐射微波功率及频段，高功率微波源100一般包括初级能源、脉冲功率源、相对论微波产生器件及包括真空、引导磁场在内的附属设备或组件。具体的，在本具体实施例中，高功率微波源100为紧凑型Marx发生器，紧凑型Marx发生器驱动相对论返波管产生高功率微波，其输出微波模式为圆波导TM01模，输出端为空心圆波导。
[0027]功率分配器200包括多路分别与所述高功率微波源100连接的传输机构，传输机构的数量与辐射天线的面数相对应，每一路传输机构均包括依次顺序相连的馈入波导210、微波开关220和输出波导230，馈入波导210均匀的设置于高功率微波输出端的侧面上并与之相连，馈入波导210的长度为n+λ/4，其中，n为非负整数，λ为波导导波波长，馈入波导210该长度的设定可以在对应微波开关220关闭时保证传输至该馈入波导210内的微波能量反射相消，不影响微波能量传输效率。所述输出波导230与所述辐射天线连接，微波开关220控制对应传输机构上是否传输微波，当微波开关220打开时将微波能量传输到对应辐射面上。
[0028]辐射天线由多个辐射阵面300组成多面体结构，所述辐射阵面300包括辐射面320、设置于所述辐射面320内侧的馈线310和设置于辐射面320外侧的天线窗330，所述馈线310内设置有用于对辐射阵面300上的辐射波束进行指向调节的调相装置，天线窗330覆盖于辐射阵面300得外侧，位于系统最外层，天线窗330的材料为聚四氟乙烯或陶瓷等常用微波介质材料，其作为微波辐射窗口。高功率微波源100至每个辐射阵面300之间的传输波导的内部均为真空。
[0029]进一步的，根据系统微波辐射空间覆盖范围需求及单个辐射阵面300的辐射范围进行辐射面320数量的选择设定，并且，每个辐射阵面300可以相同或者不同，每个辐射面320均可以采用机械扫描天线、相控阵天线或者二者结合的技术路线。具体的，在本具体实施例中，辐射天线优选为由6个辐射阵面300组成正六边形结构，每个辐射阵面300均为二维相控阵，波束调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全方位辐射的高功率微波系统，其特征在于，包括用于产生高功率微波的高功率微波源、用于将高功率微波辐射到指定空间位置的辐射天线和用于连接高功率微波源和辐射天线的功率分配器，所述辐射天线为多面体结构，所述功率分配器的多个输出端分别与所述辐射天线的多个面对应且连接。2.根据权利要求1所述的全方位辐射的高功率微波系统，其特征在于，所述功率分配器包括多路分别与所述高功率微波源连接的传输机构，每一路传输机构均包括依次顺序相连的馈入波导、微波开关和输出波导，所述馈入波导与高功率微波源的输出端连接，所述输出波导与所述辐射天线连接。3.根据权利要求2所述的全方位辐射的高功率微波系统，其特征在于，所述馈入波导的长度为n+λ/4，其中，n为非负整数，λ为波导导波波长。4.根据权利要求1所述的全方位辐射的高功率微波系统，其特征在于，所述高功率微波源包括初级能源、脉冲功率源、相对论微波产生器件及包括真空、引导磁场在内的附属设备或组件。5.根据权利要求4所述的全方位辐射的...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦奋，施美友，王冬，张勇，鞠炳全，雷禄容，徐莎，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院应用电子学研究所，
类型：发明
国别省市：