一种用于回旋放大器的多波导输出结构制造技术

本发明专利技术公开了一种用于回旋放大器的多波导输出结构，该结构包括：由同轴线的内圆柱腔和外同轴腔构成的复合腔，该内圆柱腔与外同轴腔通过公共壁进行区隔；位于公共壁上周期排列的多个矩形耦合孔；位于内圆柱腔与外同轴腔轴向两端、与公共壁相互垂直的第一竖壁和第二竖壁；连接于第一竖壁的高次模式圆波导；连接于第二竖壁的相对小的圆波导；位于外同轴腔的外壁上周期排列的多个矩形耦合孔；与外同轴腔上矩形耦合孔耦合连接的多个输出波导。利用本发明专利技术，实现了毫米波段高次模式向单一基模工作的转换，解决了单一波导输出功率容量不足的问题，并提高了输出功率容量，适应基次模式的线极化输出，同时有效抑制了寄生模式振荡。

Multi waveguide output structure for gyro amplifier

The invention discloses a method for multi output waveguide gyrotron amplifier, the structure comprises a composite cavity composed of the inner and outer cylindrical cavity with the axis of the coaxial cavity, the inner and outer cylindrical cavity coaxial cavity zone through common wall septum; multiple moments in public on the wall of a periodic array of coupling holes; located within the cylindrical cavity and the outer coaxial cavity, and ends in axial direction perpendicular to the first public wall of a vertical wall and second vertical wall; high order mode circular waveguide connected to the first vertical wall; a relatively small circular waveguide connected to the second vertical wall; a plurality of rectangular holes located outside the outer wall of the coupling coaxial cavity on the periodic arrangement and a plurality of output waveguide; the outer rectangular coaxial cavity coupling hole coupling connection. The invention realizes the conversion of millimeter wave high order mode to single fundamental mode operation, solves the single waveguide output power capacity problems, and improve the output power capacity, to adapt to the linear polarization output base mode, and effectively restrain the parasitic mode oscillation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电真空器件
，特别涉及一种用于回旋放大器 的多波导输出结构。
技术介绍
回旋放大器通常工作于高次模式以提高其输出功率能力。目前这 种放大器的输出方式主要有两种 一种是直接从轴向输出回旋放大器 产生的高次模式电磁波；其二是利用内置或外置准光模式变换器将高次模式转换为准光高斯波束输出。不过，高次模式不是一种线极化模式，不适合作为常用电子系统的传输模式；准光高斯波束不是一个单一模式，不能应用于工作于单 一工作模式的电子系统，从而限制了这种高功率毫米波器件(即回旋 放大器)的应用范围。
技术实现思路
(一) 要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种用于回旋放大器的多 波导输出结构，以实现毫米波段高次模式向单一基模工作的转换，解 决单一波导输出功率容量不足的问题，并提高输出功率容量，适应基 次模式的线极化输出，同时有效抑制寄生模式振荡。(二) 技术方案为达到上述目的，本专利技术提供了一种用于回旋放大器的多波导输 出结构，该结构包括由同轴线的内圆柱腔2和外同轴腔9构成的复合腔，该内圆柱腔2与外同轴腔9通过公共壁8进行区隔；位于公共壁8上周期排列的多个矩形耦合孔7;位于内圆柱腔2与外同轴腔9轴向两端、与公共壁8相互垂直的 第一竖壁3和第二竖壁5;连接于第一竖壁3的高次模式圆波导1; 连接于第二竖壁5的相对小的圆波导6;位于外同轴腔9的外壁10上周期排列的多个矩形耦合孔7';与外同轴腔9上矩形耦合孔7'耦合连接的多个输出波导4。优选地，所述矩形耦合孔7均匀分布在公共壁8所在圆周上，且尺寸和大小都相同，用于内圆柱腔2与外同轴腔9之间工作模式的耦 合。优选地，所述高次模式圆波导1，用于提供工作模式耦合进入内圆 柱腔2。优选地，所述相对小的圆波导6，用于提供电子注通道，实现工作 模式的截止。优选地，所述矩形耦合孔7'均匀分布在外同轴腔9的外壁10所在 圆周上，且尺寸和大小都相同，用于外同轴腔9与输出波导4之间工 作模式的耦合。优选地，所述矩形耦合孔7'的尺寸与标准波导尺寸一致，每个矩 形耦合孔7'都与一向外延伸的标准波导相连接。优选地，所述矩形耦合孔7'的中心线角向位置位于公共壁8上相 邻两矩形耦合孔7中心线夹角的平分线上；同时，公共壁8上矩形耦 合孔7中心线角向位置位于外同轴腔9的外壁10上相邻两矩形耦合孔 7'中心线夹角的平分线上。优选地，所述高次模式圆波导1与内圆柱腔2之间是圆孔耦合， 所述内圆柱腔2与外同轴腔9之间是矩形耦合孔7径向耦合，所述外 同轴腔9与输出波导4之间是标准波导矩形孔耦合。优选地，该多波导输出结构的工作过程如下输入高次模式TEon 信号从下端高次模式圆波导1进入内圆柱腔2，激起该内圆柱腔2中的 过渡工作模式，上端的圆波导6足够小，对过渡工作模式截止，过渡 工作模式只能通过公共壁8上多个矩形耦合孔7将电磁能量耦合进入外同轴腔9，激起外同轴腔9中过渡工作模式，该过渡工作模式在多个输出波导4中激起等幅同相的TE,o矩形波导模输出，完成高次模式向低次模式之间的转换，同时改善系统输出功率和频带宽度的能力。 (三)有益效果1、 利用本专利技术，实现了毫米波段高次模式向单一基模工作的转换， 解决了单一波导输出功率容量不足的问题，并提高了输出功率容量，适应基次模式的线极化输出，同时有效抑制了寄生模式振荡。2、 本专利技术通过合理选择耦合孔的结构、尺寸和耦合方式以及复合 腔中的工作模式，实现了输入圆波导高次模和输出多个矩形波导中线 极化基模之间的匹配耦合和转换以及寄生模式的合理抑制设计思想。3、 本专利技术通过特殊的耦合方式和多波导输出，结合复合腔中电磁 模式的谐振、耦合和变换，有效提高了系统矩形波导中线极化基模的 功率输出能力，拓宽了工作频带，有效抑制了寄生模式。附图说明图1为本专利技术提供的多波导输出结构实施例的纵向剖面结构示 意图2为图1中A—A断面的剖面图。 具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具 体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。为了提高输出功率容量，适应基次模式的线极化输出，同时有效 抑制寄生模式振荡，本专利技术通过特殊的耦合方式，将回旋放大器中的 高次模式转换成线极化基模输出，通过多个输出波导提高放大器的高 功率输出能力，同时在有效抑制模式竞争的基础上，展宽输出频带。本专利技术是一种结合谐振、耦合和传输为一体的多波导输出结构， 是通过金属的机械加工和组合实现的。它是一种通过从回旋放大器工 作的高次模式到线极化基模的多波导输出结构。输入工作模式是TE0n圆波导模，输出工作模式是TEn)矩形波导模。图1和图2给出了一个四波导输出系统实施例的结构图。其中， 图1为本专利技术提供的多波导输出结构实施例的纵向剖面结构示意图，图2为图1中A—A断面的剖面图。该多波导输出结构包括高次模式圆波导l、内圆柱腔2、电子注通道(即相对小的圆波导)6、外同轴腔9和多个输出波导4。具体结 构由一个高次模式圆波导1、 一个内圆柱腔2、 一个竖壁3、四个输出 波导4、 一个竖壁5、 一个电子注通道6、公共壁8上四个矩形耦合孔 7、 一个公共壁8、 一个外同轴腔9、 一个外同轴腔外壁IO和外同轴腔 外壁10上四个矩形耦合孔7'。在所述复合腔的内圆柱腔2和外同轴腔9之间具有一公共壁8;在 所述公共壁8上具有四个矩形耦合孔7均布在圆周上，它们的尺寸和 大小都相同，用于内圆柱腔2和外同轴腔9之间工作模式的耦合。在内圆柱腔2和外同轴腔9轴向的两端部有竖壁，竖壁与公共壁8 相互垂直，竖壁上轴向都具有圆孔，用于提供电子注通道和工作模式 的耦合转换或截止；上端相对小的圆波导6对工作模式进行截止，下 端相对大的高次模式圆波导孔1提供工作模式耦合进入内圆柱腔2。所述外同轴腔体外壁10上也有与公共壁8上相同数量的矩形耦合 孔7'均布在圆周上，用于外同轴腔9和基模输出波导4工作模式之间 的耦合；外同轴腔外壁10上矩形耦合孔7'的中心线角向位置正好位于 公共壁8上相邻两矩形耦合孔7中心线夹角的平分线上；同时，公共 壁8上矩形耦合孔7中心线角向位置也正好位于外同轴腔体外壁10上 相邻两矩形耦合孔7'中心线夹角的平分线上。所述多波导输出结构工作过程如下输入高次模式信号从下端高 次模式圆波导1进入内圆柱腔2，激起该腔中的过渡工作模式。上端的 圆波导6足够小，对过渡工作模式进行截止，过渡工作模式只能通过 公共壁8上多个矩形耦合孔7将电磁能量耦合进入外同轴腔9，激起外 同轴腔9中过渡工作模式，该过渡工作模式在多个输出波导4中激起 等幅同相的基模输出，完成高次模式向低次模式之间的转换，同时改 善系统输出功率和频带宽度的能力。以上所述，仅为本专利技术中的具体实施方式，但本专利技术的保护范围 并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本专利技术所揭露的技术范围内， 可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本专利技术的包含范围之内，因此， 本专利技术的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于回旋放大器的多波导输出结构，其特征在于，该结构包括：　由同轴线的内圆柱腔（２）和外同轴腔（９）构成的复合腔，该内圆柱腔（２）与外同轴腔（９）通过公共壁（８）进行区隔；　位于公共壁（８）上周期排列的多个矩形耦合孔（７）；　 　位于内圆柱腔（２）与外同轴腔（９）轴向两端、与公共壁（８）相互垂直的第一竖壁（３）和第二竖壁（５）；　连接于第一竖壁（３）的高次模式圆波导（１）；　连接于第二竖壁（５）的相对小的圆波导（６）；　位于外同轴腔（９）的外 壁（１０）上周期排列的多个矩形耦合孔（７′）；　与外同轴腔（９）上矩形耦合孔（７′）耦合连接的多个输出波导（４）。

【技术特征摘要】
1、一种用于回旋放大器的多波导输出结构，其特征在于，该结构包括由同轴线的内圆柱腔(2)和外同轴腔(9)构成的复合腔，该内圆柱腔(2)与外同轴腔(9)通过公共壁(8)进行区隔；位于公共壁(8)上周期排列的多个矩形耦合孔(7)；位于内圆柱腔(2)与外同轴腔(9)轴向两端、与公共壁(8)相互垂直的第一竖壁(3)和第二竖壁(5)；连接于第一竖壁(3)的高次模式圆波导(1)；连接于第二竖壁(5)的相对小的圆波导(6)；位于外同轴腔(9)的外壁(10)上周期排列的多个矩形耦合孔(7′)；与外同轴腔(9)上矩形耦合孔(7′)耦合连接的多个输出波导(4)。2、 根据权利要求l所述的用于回旋放大器的多波导输出结构，其 特征在于，所述矩形耦合孔(7)均匀分布在公共壁(8)所在圆周上， 且尺寸和大小都相同，用于内圆柱腔(2)与外同轴腔(9)之间工作 模式的耦合。3、 根据权利要求l所述的用于回旋放大器的多波导输出结构，其 特征在于，所述高次模式圆波导(1)，用于提供工作模式耦合进入内 圆柱腔(2)。4、 根据权利要求l所述的用于回旋放大器的多波导输出结构，其 特征在于，所述相对小的圆波导(6)，用于提供电子注通道，实现工 作模式的截止。5、 根据权利要求l所述的用于回旋放大器的多波导输出结构，其 特征在于，所述矩形耦合孔(7')均匀分布在外同轴腔(9)的外壁(10) 所在圆周上，且尺寸和大小都相同，用于外同轴腔(9)与输出波导(4) 之间工作模式的耦合。6、 根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗积润，李尹，郭炜，朱敏，袁广江，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]