一种高功率移相器制造技术

本发明专利技术公开了一种高功率移相器，包括输入弯波导、3dB混合电桥、短路活塞和输出弯波导，输入弯波导与3dB混合电桥的第一端口连接，输出弯波导与3dB混合电桥的第三端口连接，3dB混合电桥的第二端口与短路活塞的第一滑块耦合，3dB混合电桥的第四端口与短路活塞的第二滑块耦合。本发明专利技术通过电长度调节和3dB混合耦合调谐的复合式结构，具备低驻波比、360

【技术实现步骤摘要】
一种高功率移相器


[0001]本专利技术属于直线加速器射频系统
，具体涉及一种高功率移相器的设计。

技术介绍

[0002]移相器是直线加速器射频系统中的关键部件之一，通过构成矢量调制器或功率分配系统可用于幅度和相位调节。为确保大功率加速器稳定运行，所用移相器需承受高射频功率的传输。基于改变传输线长度的移相方式，必须要加大移相器所需的功率，现有技术中的移相器的功率大致在几百瓦或几千瓦，无法做到兆瓦级的功率，这对产品的工作性能有很大的限制。但加大功率会改变产品的结构大小和其他功能的设计，必须对其他性能指标做出相应的调整。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决现有技术中移相器功率较低，无法满足大功率加速器的使用要求的问题，提出了一种高功率移相器。
[0004]本专利技术的技术方案为：一种高功率移相器，包括输入弯波导、3dB混合电桥、短路活塞和输出弯波导，输入弯波导与3dB混合电桥的第一端口连接，输出弯波导与3dB混合电桥的第三端口连接，3dB混合电桥的第二端口与短路活塞的第一滑块耦合，3dB混合电桥的第四端口与短路活塞的第二滑块耦合。
[0005]进一步地，输入弯波导为角形弯波导或平滑弯波导。
[0006]进一步地，短路活塞为非接触式短路活塞。
[0007]进一步地，输出弯波导为角形弯波导或平滑弯波导。
[0008]进一步地，高功率移相器的散射矩阵为：
[0009][0010]其中S表示散射矩阵，j表示虚数单位，θ表示高功率移相器的相移量。
[0011]进一步地，高功率移相器的相移量θ的计算公式为：
[0012]θ＝βl
[0013]其中β表示相移常数，l表示短路活塞的滑块底部到3dB混合电桥对应端口的距离。
[0014]进一步地，距离l的取值范围Δl为：
[0015][0016]其中l
max
表示距离l的上限阈值，l
min
表示距离l的下限阈值，λ
g
表示输入弯波导或输出弯波导的波长。
[0017]进一步地，高功率移相器的工作频率为975MHz。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019](1)本专利技术通过电长度调节和3dB混合耦合调谐的复合式结构，具备低驻波比、
360
°
宽范围移相、可承受高功率的特性，可广泛适用于直线加速器高功率射频系统中。
[0020](2)本专利技术的输入波导和输出波导均采用弯波导，通过改变波的传输方向便于移相器接入射频系统。
[0021](3)本专利技术采用3dB混合电桥作为定向耦合结构，具有结构简单、功率承受能力较高的优点。
[0022](4)本专利技术采用非接触式短路活塞，避免了接触式短路活塞中的弹簧片因长期磨损而引起的接触不良等问题。
附图说明
[0023]图1所示为本专利技术实施例提供的一种高功率移相器结构示意图。
[0024]附图标记说明：1
‑
输入弯波导、2
‑
3dB混合电桥、21
‑
第一端口、22
‑
第二端口、23
‑
第三端口、24
‑
第四端口、3
‑
短路活塞、31
‑
第一滑块、32
‑
第二滑块、4
‑
输出弯波导。
具体实施方式
[0025]现在将参考附图来详细描述本专利技术的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本专利技术的原理和精神，而并非限制本专利技术的范围。
[0026]本专利技术实施例提供了一种高功率移相器，包括输入弯波导1、3dB混合电桥2、短路活塞3和输出弯波导4，输入弯波导1与3dB混合电桥2的第一端口21连接，输出弯波导4与3dB混合电桥2的第三端口23连接，3dB混合电桥2的第二端口22与短路活塞3的第一滑块31耦合，3dB混合电桥2的第四端口24与短路活塞3的第二滑块32耦合。
[0027]本专利技术实施例中，输入弯波导1和输出弯波导4均为角形弯波导或平滑弯波导，弯波导的设计通过改变波的传输方向便于移相器接入射频系统。
[0028]本专利技术实施例中，3dB混合电桥2作为四端口定向耦合器，从输入弯波导1进入高功率移相器的微波经过3dB混合电桥2的定向耦合后，将从输出弯波导4出射。3dB混合电桥2主要需考虑反射系数、耦合度和平衡度等参数，采用窄壁耦合的裂缝电桥，具有结构简单、功率承受能力较高的特点。
[0029]现有短路活塞中，以弹簧片活塞为主的接触式短路活塞是一种常见结构，但这种结构长期使用会磨损弹簧片，引起接触不良等问题，不利于应用到高功率情形中。因此本专利技术实施例中，基于扼流原理将短路活塞3设计成一种非接触式短路活塞。
[0030]本专利技术实施例中，依据微波理论分析并选取合适的参考面，可求得高功率移相器的散射矩阵为：
[0031][0032]其中S表示散射矩阵，j表示虚数单位，θ表示高功率移相器的相移量，其计算公式为：
[0033]θ＝βl
[0034]其中β表示相移常数，l表示短路活塞3的滑块底部到3dB混合电桥2对应端口的距离，即短路活塞3的第一滑块31到3dB混合电桥2的第二端口22的距离或短路活塞3的第二滑
块32到3dB混合电桥2的第四端口24的距离，同时也是高功率移相器的传输长度。
[0035]距离l的取值范围Δl为：
[0036][0037]其中l
max
表示距离l的上限阈值，l
min
表示距离l的下限阈值，λ
g
表示输入弯波导1或输出弯波导4的波长。
[0038]移相器的移相范围由相移常数β和传输长度l共同决定，通过插入介质材料、改变波导尺寸、转换传输模式等方式可改变相移常数β，但在大范围内移相时采用这些方式易出现较大反射或损耗。因此本专利技术实施例中通过改变传输长度l实现0
°
～360
°
移相。
[0039]本专利技术实施例中，高功率移相器的工作频率为975MHz。考虑到直线加速器中常使用矩形波导作为微波传输线，各部分尺寸设计采用标准波导BJ9(247.65mm*123.82mm)。
[0040]通过高频仿真软件HFSS对本专利技术实施例提供的高功率移相器进行仿真优化，测试结果表明，该移相器可实现360
°
全范围移相，相位变化和短路活塞的滑块位置呈线性关系，移相器在工作频率处反射系数为
‑
40dB，驻波比为1.02，驻波比低于1.1的带宽约7MHz。调节相位时输出幅度最小为0.95，插入损耗为0.45dB。根据模拟结果和测试性能分析，本专利技术实施例提供的移相器具备低驻波比、360
°
宽范围移相、可承受高功率的特性，可广泛适用于直线加速器高功率射频系统中。
[0041]本领域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高功率移相器，其特征在于，包括输入弯波导(1)、3dB混合电桥(2)、短路活塞(3)和输出弯波导(4)，所述输入弯波导(1)与3dB混合电桥(2)的第一端口(21)连接，所述输出弯波导(4)与3dB混合电桥(2)的第三端口(23)连接，所述3dB混合电桥(2)的第二端口(22)与短路活塞(3)的第一滑块(31)耦合，所述3dB混合电桥(2)的第四端口(24)与短路活塞(3)的第二滑块(32)耦合。2.根据权利要求1所述的高功率移相器，其特征在于，所述输入弯波导(1)为角形弯波导或平滑弯波导。3.根据权利要求1所述的高功率移相器，其特征在于，所述短路活塞(3)为非接触式短路活塞。4.根据权利要求1所述的高功率移相器，其特征在于，所述输出弯波导(4)为角形弯波导或平滑弯波导。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成钢，
申请(专利权)人：成都市创盛智美科技有限公司，
类型：发明
国别省市：