圆形槽波导振荡器制造技术

圆形槽波导振荡器是一种用于微波、毫米波和亚毫米波的圆形槽波导振荡器，该振荡器采用上绝缘条、下绝缘条隔开二块金属平板即前金属平板、后金属平板，上绝缘条、下绝缘条分别位于二块金属平板之间的两侧，在两绝缘条之间分别设有尖劈形匹配干负载，在二块金属平板端面的对称中心设有一个沿着金属平板长度方向且直径为Ｄ的圆形通孔构成圆形槽波导；在二块金属平板之间的空隙中设有一个与圆形通孔相垂直的晶体管座和同轴低通滤波器，晶体管设在晶体管座上并位于下径向盘和上径向盘之间；在圆形通孔的轴线上还设有由短路片、绝缘环、短路片螺帽组成的圆形槽波导可调谐短路活塞和活塞连杆，活塞连杆的外端伸出圆形通孔外，内端通过短路片螺帽固定。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种用于微波、毫米波和亚毫米波的圆形槽波导振荡器，属于振荡器制造的

技术介绍
从微波到亚毫米波这一频率范围内，振荡器大体有二类，一类是由真空电子器件与波导结合而成；另一类是固态器件与波导结合而成，本专利技术属于后者。振荡器是产生电磁波的源泉，因此它是微波、毫米波和亚毫米波技术中最重要的部件之一。振荡器是有源器件与波导相结合的结果，有一类波导就有一种与该类波导相适应的振荡器。槽波导是一类新型波导，它有尺寸大、功率容量高、损耗低、频带宽、色散小等优点，因此研究开发建立在槽波导基础上的振荡器有重要意义。虽然国外有人提出过矩形槽波导振荡器和“V”形槽波导振荡器，但是这些所谓的“振荡器”仅仅是矩形波导振荡器加矩形波导—矩形槽波导模式变换器的组合或是菱形波导振荡器加菱形波导—“V”形槽波导模式变换器的组合，它们仅是矩形波导振荡器或菱形波导振荡器，都不是真正意义上的槽波导振荡器。至今国际上还没有一种真正意义上的槽波导振荡器——那就是直接在槽波导内安装固态器件而构成的振荡器。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的针对现有技术之不足，建立起一种真正意义上的圆形槽波导振荡器，从而可以方便地应用在圆形槽波导系统上或圆形槽波导整机上。装上耦合膜片之后，它还可以应用在矩形波导系统上或矩形波导整机上。技术方案本专利技术根据圆形槽波导振荡器理论设计而成，在结构上包括上绝缘条、下绝缘条、金属平板、尖劈形匹配干负载，其特征是该圆形槽波导振荡器采用上绝缘条、下绝缘条隔开二块金属平板即前金属平板、后金属平板，上绝缘条、下绝缘条分别位于二块金属平板之间的两侧，在上绝缘条、下绝缘条内侧分别设有尖劈形匹配干负载，在二块金属平板端面的对称中心设有一个沿着金属平板长度方向且直径为D的圆形通孔构成圆形槽波导；在二块金属平板之间的空隙中设有一个与圆形通孔相垂直的晶体管座和同轴低通滤波器，晶体管座和同轴低通滤波器位于同一条轴线上；在晶体管座位于圆形通孔内的一端设有下径向盘，晶体管座的另一端固定在下绝缘条螺母上；在同轴低通滤波器位于圆形通孔内的一端设有上径向盘，同轴低通滤波器的另一端固定在上绝缘条螺母上；晶体管设在晶体管座上并位于下径向盘和上径向盘之间；在圆形通孔的轴线上还设有由短路片、绝缘环、短路片螺帽组成的圆形槽波导可调谐短路活塞和活塞连杆，活塞连杆的外端伸出圆形通孔外，活塞连杆的内端通过短路片螺帽固定有短路片、绝缘环。尖劈形匹配干负载的尖劈高度是电磁波工作半波长的整数倍。在圆形槽波导长度方向是振荡器能量输出的方向。圆形槽波导可调谐短路活塞中的短路片由多片组成，其平面形状为圆形短路片或带翼短路片，圆形短路片位于圆形通孔中；带翼短路片中的圆形部分位于圆形通孔中，带翼部分位于圆形通孔旁的二块金属平板之间。在圆形槽波导有活塞连杆的一端面设有盖板，在圆形槽波导的另一端设有耦合膜片，在耦合膜片的中间设有耦合孔。本专利技术创造的工作原理及工作过程为圆形槽波导振荡器的工作原理可以用等效电路来说明晶体管的导纳可以表示成Y1＝G1+JB1，当电压经低通滤波器、径向盘加到晶体管上以后，晶体管会出现负电导现象，即G1＜0，这表明晶体管的电导非但不是消耗能量，反而是提供能量的源泉，晶体管的引线电感和电容构成B1，B1的符号和大小与工作频率有关。除了晶体管以外的电路和负载的导纳表示为YL＝GL+JBL，这里GL是正值表示消耗能量，BL的符号和大小也与工作频率有关。当晶体管的导纳与外电路的导纳满足以下条件时，圆形槽波导振荡器达到稳定振荡∑G＝G1+GL＝0∑B＝B1+BL＝0 负载就源源不断从晶体管中获得微波、毫米波、亚毫米波能量。有益效果本专利技术建立在圆形槽波导基础之上，圆形槽波导的大尺寸、高功率容量、低损耗、宽频带等优点对圆形槽波导振荡器产生直接的作用，例如1、在短毫米、亚毫米波段，由于矩形波导横截面尺寸很小，加工难度很大，成本很高，圆形槽波导在上述相同的工作波段，横截面尺寸增大很多，加工难度减小，成本降低。2、在短毫米、亚毫米波段、矩形波导的衰减系数已经大到难以接受的程度，圆形槽波导衰减系数比它小一个数量级以上，所以用圆形槽波导制成的振荡器，损耗小，质量高。3、如果整机或测量系统是用圆形槽波导建立起来的，那么圆形槽波导振荡器可以直接连接到整机或测量系统上。我们直接在圆形槽波导内安装固态器件制成振荡器，这才是真正意义上的槽波导振荡器。圆形槽波导振荡器的研制成功，对研制其它各种槽波导振荡器有推动作用。附图说明图1为本专利技术圆形槽波导振荡器的结构示意图，其中图1a是圆形槽波导振荡器的剖面结构示意图，图1b是图1a中的A-A向剖面结构示意图，图1c是图1a的俯视结构示意图。图2(a)和(b)分别为上、下尖劈形匹配干负载的结构示意图。图3为绝缘条的三视图，其中图3a是绝缘条的主视图，图3b是绝缘条的俯视图，图3c是绝缘条的左视图。图4为低通滤波器示例图，图5(a)是图1a中的B-B向剖面结构示意图，其中短路片16为带翼短路片；图5(b)是图1a中的B-B向剖面结构示意图，其中短路片16为圆形短路片。图6(a)是图1a中的C-C向剖面结构示意图，其中耦合膜片21为圆形孔耦合膜片；图6(b)是图1a中的C-C向剖面结构示意图，其中耦合膜片21为矩形孔耦合膜片。以上的图中有上绝缘条1-1、下绝缘条1-2、前金属平板2、尖劈形匹配干负载3、螺栓4、后金属平板5、晶体管座6、下绝缘条螺母7、下径向盘8、晶体管9、上径向盘10、同轴低通滤波器11、同轴线外导体12、上绝缘条螺母13、同轴电缆插座14、绝缘套15、短路片16、绝缘环17、短路片螺帽18、活塞连杆19、盖板20、耦合膜片21、耦合孔22、圆形通孔23。具体实施例方式本专利技术通过以下几步实现(1)圆形槽波导取二块加工后尺寸相同的金属平板，平板长度由设计需要而定，材料可采用铜、黄铜、合金铝等良导体、平板的宽度和高度与传输的工作波长λ有关，λ为自由空间波长。金属平板二边的边缘用螺栓4固定，在端面的上、下方，以二平面接触的边界线为中心线沿长度方向上、下各铣一条长槽，长度与圆形槽波导相同，然后在端面对称中心，沿长度方向，镗一个通孔，孔的直径为0.62λ～2.02λ将螺栓4拆下，每块金属板有孔的一侧，铣去该圆形槽波导两块金属平板之间距离的一半，见图1中前金属平板2和后金属平板5。尖劈形匹配干负载3是用来吸收到达金属平板边缘的电磁波的关键部件，它用石墨或其它吸收电磁波的固态材料制成(图2)，尖劈部分的尖劈高度＝0.5λ～4λ，图3是绝缘条1用来隔开金属板2和5，尖劈形匹配负载和绝缘条的长度同振荡器的长度，绝缘材料可用胶木、陶瓷等。把尖劈形匹配负载3、绝缘条1和经上述加工后的二块金属平板重新用螺栓4固定好，然后在绝缘条和上尖劈形匹配干负载上镗一个通孔直径为d2，即为同轴线外导体12的外径，再在绝缘条和上尖劈形匹配干负载的底部将直径为d2的通孔扩大到可以放入上绝缘条螺母13之用，螺母外径为d1，内径为d2＝(0.2～1.5)λ。然后在绝缘条和下尖劈形匹配干负载上镗一个通孔，直径为d5，即晶体管座螺杆之直径，再在绝缘条和下尖劈形匹配干负载的底部将直径为d5的通孔扩大到d1作为嵌入晶体管座螺母7之用，该螺母外径为d1，内径为d5。(2)晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆形槽波导振荡器，包括上绝缘条、下绝缘条、金属平板、尖劈形匹配干负载，其特征是该圆形槽波导振荡器采用上绝缘条（１－１）、下绝缘条（１－２）隔开二块金属平板即前金属平板（２）、后金属平板（５），上绝缘条（１－１）、下绝缘条（１－２）分别位于二块金属平板之间的两侧，在上绝缘条（１－１）、下绝缘条（１－２）内侧分别设有尖劈形匹配干负载（３），在二块金属平板端面的对称中心设有一个沿着金属平板长度方向且直径为Ｄ的圆形通孔（２３）构成圆形槽波导；在二块金属平板之间的空隙中设有一个与圆形通孔（２３）相垂直的晶体管座（６）和同轴低通滤波器（１１），晶体管座（６）和同轴低通滤波器（１１）位于同一条轴线上；在晶体管座（６）位于圆形通孔（２３）内的一端设有下径向盘（８），晶体管座（６）的另一端固定在下绝缘条螺母（７）上；在同轴低通滤波器（１１）位于圆形通孔内的一端设有上径向盘（１０），同轴低通滤波器（１１）的另一端固定在上绝缘条螺母（１３）上；晶体管（９）设在晶体管座（６）上并位于下径向盘（８）和上径向盘（１０）之间；在圆形通孔（２３）的轴线上还设有由短路片（１６）、绝缘环（１７）、短路片螺帽（１８）组成的圆形槽波导可调谐短路活塞和活塞连杆（１９），活塞连杆（１９）的外端伸出圆形通孔（２３）外，活塞连杆（１９）的内端通过短路片螺帽（１８）固定有短路片（１６）、绝缘环（１７）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鸿生，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]