一种大功率、低损耗、小驻波的矩形软波导制造技术

本实用新型专利技术涉及用于传输微波信号的波导领域，所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种大功率、低损耗、小驻波的矩形软波导。其特征在于：其皱纹深度（Ｈ）为３．５０±０．０１ｍｍ，皱纹宽度（Ｔ）为５．８０±０．０１ｍｍ，皱纹间距（Ｓ）为５．８０±０．０１ｍｍ；软波导的内口径尺寸长（ａ１）为７４．５０±０．０１ｍｍ，宽（ｂ１）为３５．００±０．０１ｍｍ，过渡角半径（ｒ）为５．５０±０．０１ｍｍ；软波导的外口径尺寸长（ａ２）为８１．５０±０．０１ｍｍ，宽（ｂ２）为４２．００±０．０１ｍｍ。本实用新型专利技术带来以下有益效果：通过反复试验总结，对矩形软波导的尺寸结构进行优化，使该波导具有低损耗、小驻波、功率容量大的特点。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用于传输微波信号的波导领域，具体涉及一种大功率、 低损耗、小驻波的矩形软波导。技术背景近年来，随着微波
的发展，矩形软波导被广泛地应用于各种 微波设备上。但是，许多微波设备的发射功率都很大，如雷达、微波医疗 设备、大功率核加速器。而普通矩形软波导所能承受功率达不到上述设备 的要求，为此，急需研究一种能承受大功率、低损耗、小驻波的矩形软波导。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种大 功率、低损耗、小驻波的矩形软波导。为解决上述技术问题，本技术是提出以下技术方案实现的 一种大功率、低损耗、小驻波的矩形软波导，其特征在于其皱纹深度H为3.50土0.01mm，皱纹宽度T为5.80土0.01mm，皱纹间 距S为5.80土0.01mm;软波导的内口径尺寸长a|为74.50士0.01mm，宽b为35.00土0.01mm，过渡角半径r为5.50士0.01mm:软波导的外口径尺寸长 a2为8L50士0.01mm，宽b2为42.00土0.01mm。本技术带来以下有益效果通过反复试验总结，对矩形软波导的尺寸结构进行优化，使该波导具 有低损耗、小驻波、功率容量大的特点。附图说明-图1:本技术实施例的结构示意图之-图2:本技术实施例的结构示意图之二具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术做进一步的描述如图l、图2所示ai， bi, a2, b2为软波导内截面尺寸和外截面尺寸。 a均，b均为软波导的截面平均尺寸。H为软波导的皱纹深度、T为软波导的皱纹宽度、S为软波导的铍纹间距。r为软波导内截面的圆角半径。要使软波导的衰减小，能承受大功率，并且兼顾柔软性的问题，铍纹深 度H，皱纹宽度T，皱纹间距S的选取要满足下式的要求H〈入/10'IX人/10S〈人/10 (1)式中，X为本实施例软波导的工作波长(76mm 115mm)，本实施例选 取H二3. 50腦，T=5.80mm， S=5. 80鹏。由于软波导在实际工程应用中要和硬波导直接焊接，软波导的内口径 尺寸a! 、 bi在选取时应与相应的BJ32型硬波导内口径尺寸 (a二72. 14鹏，b二34. 04鹏)相近，本实施例选取ai二74. 50咖，bi二35. 00,，r=5. 50,。这样软波导的外口径尺寸a2， b2及a均、b均也可算出，a2=ai+2H=81. 50mm , b2= b!+2H 二42. OOmm，a均二(a^ a2)/2=78. OO咖，b*=(b!+ b2)/2二38. 50. 00mm上述结构尺寸在理论计算上的性能验证一、电压驻波比的理论计算根据上面选取的软波导结构尺寸，可以根据(2)式计算出软波导的电压驻波比的值薩-i&。均义o 、2a乂l一2", —1.717—仏(2)式中a ,b分别为硬波导的长边和短边，入Q为通频带内取中心波长Uo=95.5mm)， a均，b均为软波导的截面平均尺寸，r为软波导内截面的 圆角半径。由上面选取的软波导结构尺寸可求VSWR"1.03，说明此尺寸的设计还 是比较合理的。二、衰减的理论计算矩形软波导的衰减比相应的硬波导要大，这是由于矩形软波导内表面 的周期性皱纹结构使得纵向电流传导的路径增加了，导致了损耗的增加， 其损耗一般可用下式计算"软=~(r + s) 、."硬 (3)式中kr为软波导内面光洁度对衰减的影响，考虑到工程上和实际因素的影响， 一般取2.0， a硬可以从硬波导标准手册中查出(a硬-0.0188dB/m)， 可求得a软&0. 060dB/m。三、工作频率范围的理论计算矩形波导的工作频率范围与其内口径的选择有关，选择尺寸时应保证 单模传输。矩形波导中TEnm模式的截止波长计算式为义— 2矩形波导的主模为TEk)模，第一高次模为TE2Q模。对于TEu)模，其截止波 长为如a)2+(0/^)2 、w 为了使TEu)模能够传输，必须保证入〈入do 。对于TE2o模，其截止波长为V(2/a,)2 +(0/、):(6)为使TE20模能够截止，必须保证人〉入c,20 。由(5)、 (6)可知工作波长和选定的a,边有关: 艮卩 a, <义< 2a,74.50 </1< 149.00 最后可得 2.01G7/z < / < 4,03G/Z::(7)(8)(9此频率范围满足BRB32型大功率软波导2.60GHz 3. 95GHz的带宽要求。四、脉冲功率的理论计算软波导的脉冲功率容量受到系统各种因素的限制，如使用时的高度、 温度、脉冲宽度、污物及重复频率等等因素有关，实际情况仅为理想值的 20% 30%。下面是峰值脉冲功率的理论计算式义n,22。均(10)其中，E隨为空气的击穿电场强度，E腿x二3X106 v/rn 通过计算可得理论值》《 14.2 MW实际应用时一般取理论值的25%比较保险，gp:》=3.6丽五、平均功率的理论计算 额定平均功率容量是由矩形软波导壁的温升来决定的， 一般可由下式算出-^二M^/2fl软 (11)式中Wd为软波导散出的热流量，d软为软波导的衰减，单位为奈培。(注 1分贝二O. 115奈培)Wd可由下式算出 =7TXD0 ""X《" (12)Do为矩形软波导的等效外径Z)Q = ^41—5J 。 A、 B为软波导护套的外尺寸。kn为护套的散热系数。9o为波导护套表面与周围环境的温度差。本实施例的矩形软波导护套厚度H为3mm，护套的散热系数为4.55x10—"W/cnTC。通过(ll)、 (12)式计算可得6 q"39°C (用户的平均功率在 10kW)，此时软波导护套和外界的温差为39"C左右。软波导护套外表面和内表面的温差e !可由下式算出其中，2、 5为皱纹管外径加上护套内外的平均尺寸；p为护套材料的热阻率，选用热阻率为300热欧*厘米的常规材料；根据(13)式可算出Si"4 。C 。由上述的理论验证可知，本实施例可完全满足大功率、低损耗、小驻 波的性能指标。将本实施例在发射机上试验，发射机平均功率为10kW时，波导外护 套表面与外界的温度差约4rC;发射机峰值功率为200kW时，法兰接触面不打火，能满足大功率的要求，试验结果和理论计算结果还是基本一致的。权利要求1、一种大功率、低损耗、小驻波的矩形软波导，其特征在于其皱纹深度(H)为3.50±0.01mm，皱纹宽度(T)为5.80±0.01mm，皱纹间距(S)为5.80±0.01mm；软波导的内口径尺寸长(a1)为74.50±0.01mm，宽(b1)为35.00±0.01mm，过渡角半径(r)为5.50±0.01mm；软波导的外口径尺寸长(a2)为81.50±0.01mm，宽(b2)为42.00±0.01mm。专利摘要本技术涉及用于传输微波信号的波导领域，所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种大功率、低损耗、小驻波的矩形软波导。其特征在于其皱纹深度(H)为3.50±0.01mm，皱纹宽度(T)为5.80±0.01mm，皱纹间距(S)为5.80±0.01mm；软波导的内口径尺寸长(a1)为74.50±0.01mm，宽(b1)为35.00±0.01mm，过渡角半径(r)为5.50本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率、低损耗、小驻波的矩形软波导，其特征在于：　　　　其皱纹深度（Ｈ）为３．５０±０．０１ｍｍ，皱纹宽度（Ｔ）为５．８０±０．０１ｍｍ，皱纹间距（Ｓ）为５．８０±０．０１ｍｍ；软波导的内口径尺寸长（ａ↓［１］）为７４．５０±０．０１ｍｍ，宽（ｂ↓［１］）为３５．００±０．０１ｍｍ，过渡角半径（ｒ）为５．５０±０．０１ｍｍ；软波导的外口径尺寸长（ａ↓［２］）为８１．５０±０．０１ｍｍ，宽（ｂ↓［２］）为４２．００±０．０１ｍｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛人炜，薛耀明，葛寿兵，郁佰英，卢兴，陈琪，施永新，王俊，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十三研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]