一种减小耦合腔行波管谐波输出的慢波结构制造技术

本发明专利技术公开了一种减小耦合器行波管谐波输出的慢波结构，其包括驱动段和输出段及将两段隔开的吸收器，所述驱动段和输出段由数目不同的耦合腔组成，相邻的耦合腔之间通过膜片隔开，所述膜片上均设有耦合槽，相邻膜片上耦合槽的位置不同，在所述驱动段及输出段的耦合腔中相邻膜片上耦合槽的相位差为１８０°，在驱动端末端的相邻膜片上耦合槽的相位差为９０°±１５°，在输出端末端的相邻膜片上耦合槽的相位差为９０°±１５°，本发明专利技术通过对耦合腔慢波系统的改进，可使得负一次空间谐波的二次谐波的相位提前，其结果是在与电子注相互作用时，输出功率将大大衰减，从而达到减小耦合腔行波管二次谐波功率输出，优化频谱特性的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波真空电子器件领域，具体涉及一种减小耦合器行波管谐波输出的 慢波结构。
技术介绍
行波管作为真空微波功率放大器件，具有频带宽、增益大、效率高、可靠性高等优 点，在各类军用微波发射机中有着广泛的应用，被誉为武器装备的“心脏”。行波管根据其慢 波结构可分为螺旋线行波管、耦合腔行波管等。由于耦合腔慢波结构散热性能很好，能承受 相当大的功率，因此耦合腔慢波结构在大功率的行波管中应用广泛。采用耦合腔慢波结构的行波管一般应用于各种雷达系统中作为末级功率放大器 件。由于行波管输出信号的质量直接影响整个雷达系统的性能，所以一般要求行波管输出 信号的频谱干净，应当只有尽量小的杂散噪声和各次谐波(特别是二次谐波)输出。行波 管是一种利用高速电子注与微波信号互作用将电子注的动能转化为微波能量，最后达到放 大功用的功率放大器件，由于行波管是用电子注的群聚来使电磁波得到增益，因此电子群 聚所带来的丰富的谐波是每只行波管都无法避免的。特别是工作在增益饱和的状态下，其 二次谐波的输出功率将相当可观，而各次谐波的输出会影响行波管的输出信号的质量，并 最终影响雷达系统的功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种减小耦合器行波管谐波输出的慢波结构，解决耦合腔 行波管输出功率频谱中的各次谐波输出对于行波管性能的影响。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为所述的这种减小耦合器行波管谐波输出的慢波结构，包括驱动段和输出段，在两 段之间用吸收器隔开。所述驱动段和输出段由数目不同的耦合腔组成，相邻的耦合腔之间 通过膜片隔开。所述膜片上均设有耦合槽，相邻膜片上耦合槽的位置不同。所述膜片上耦合槽均 为一个，耦合槽为腰形结构。耦合槽的作用是将微波信号耦合到耦合腔中与电子注相互作 用。在所述驱动段及输出段的耦合腔中相邻膜片上耦合槽的相位差为180°，在驱动 端末端位置的两相邻膜片上耦合槽的相位差为90° 士 15°，在输出端末端位置的两相邻 膜片上耦合槽的相位差为90° 士 15°。通过改变耦合腔慢波结构中驱动段及输出端末端两相邻膜片间耦合槽的相位差， 可有效的减小输出功率频谱中的各次谐波输出。其作用原理为通常耦合腔行波管慢波结构的频带的色散是负的色散，也就是说 基波为反向波，但耦合腔行波管慢波系统的各次谐波输出时不是基波，而是具有正的色散 的负一次空间谐波。应用本专利技术所述的耦合腔慢波系统时，可有效解决负一次空间谐波所伴生的二次空间谐波。设负一次空间谐波在耦合腔中通过每个腔的相位移动角度为义=I其中β -i为负一次空间谐波的相位常数，L为慢波系统的周期。则负一次空间谐波的二次空间谐波的Sw移动角度为总^ = (2x^0^ = 1，这里用β 2来表示上述相位常数。当相邻膜片上的耦合5π槽相位差为180°时，负一次空间谐波每腔相移为7相对应的电子注群聚块在漂移管中 5π的渡越角也是7此时耦合过来的微波与漂移管传输过来的群聚电子块将持续相互作用， 相互作用的结果是微波信号得到加强，功率增大。负一次空间谐波的二次谐波的相速为VP2，则W1 2说 2π{2/λ) ITrfx τ,ρ2 二 t卡=2β,p^，式中下标有的代表负一次空间谐波的参数，下标有2的代表负一次谐波的二次谐波的参数。上式中，ω为角频率，f为频率。其中Vp2为 二次谐波的相速，Vlri为负一次空间谐波的相速。可见二次谐波的相速与负一次空间谐波的 相速相等，因此也与电子注的速度相等，仍然满足同步条件，可以持续的相互作用，相互作 用的结果是信号得到加强，功率增大。当将相邻膜片间的耦合槽相位差由180°变成90°时，从耦合槽中耦合过来的微波将比通过漂移管传输过来的群聚电子块的相位提前，在工作点附近提前值约为I倍。5π 1 5π对负一次空间谐波，相位提前值为^7Xj = E对于二次谐波，相应的相位提前将成为5π 1 5π ——χ _ 二—— 2 3 6 0相位提起的微波在与电子注相互作用时将导致两种不同的结果对于负一次空间 谐波互作用的结果是功率会得到增强，对于二次谐波来说，互作用的结果是功率会得到减 弱。当将相邻膜片间的耦合槽相位差由180°变成90°时，对负一次空间谐波来说功 率影响较小，对于其二次谐波来说，功率将衰减，也就达到了减小耦合腔行波管二次谐波功 率输出，优化频谱特性的目的。本专利技术的优点在于所述的这种减小耦合器行波管谐波输出的慢波结构，通过对 耦合腔行波管慢波结构的改进，减小了耦合腔行波管二次谐波功率输出，使得行波管输出 信号的频谱干净，能有效提高行波管性能。附图说明下面对本专利技术说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明图1为所述减小耦合器行波管谐波输出的慢波结构的示意图；图2为图1沿A-A方向截面示意图；图3为图1沿B-B方向截面示意4图4为负一次谐波信号叠加示意图；图5负一次谐波的二次谐波信号叠加示意图。上述图中的标记均为1、驱动段；2、输出段，3、吸收器，4、耦合腔，5、膜片，6、耦合槽。 具体实施例方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式如所涉及的各构 件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等，作进一 步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深 入的理解。如图1所述的减小耦合器行波管谐波输出的慢波结构，包括驱动段1和输出段2， 在两段之间用吸收器3隔开。所述驱动段1和输出段2由数目不同的耦合腔4组成，相邻 的耦合腔4之间通过膜片5隔开。所述膜片5上均设有耦合槽6，相邻膜片5上耦合槽6的位置不同。所述膜片5上 耦合槽6为一个，耦合槽6为腰形结构。在所述驱动段1及输出段2的耦合腔4中相邻膜片5上耦合槽6的相位差为 180°。如图2及图3所示，在驱动端1末端位置的两相邻膜片5上耦合槽6的相位差为 90°，在输出端2末端位置的两相邻膜片5上耦合槽6的相位差为90°。作为本专利技术的另一种实施方式，在驱动端1末端位置的两相邻膜片5上耦合槽6 的相位差为105°，在输出端2末端位置的两相邻膜片5上耦合槽6的相位差为105°。作为本专利技术的另一种实施方式，在驱动端1末端位置的两相邻膜片5上耦合槽6 的相位差为75°，在输出端2末端位置的两相邻膜片5上耦合槽6的相位差为75°。本专利技术的工作原理为通常耦合腔行波管慢波结构的频带的色散是负的色散，也 就是说基波为反向波，但耦合腔行波管慢波系统的各次谐波输出时不是基波，而是具有正 的色散的负一次空间谐波。应用本专利技术所述的耦合腔慢波系统时，可有效解决负一次空间 谐波所伴生的二次空间谐波。如图4、图5所示，负一次空间谐波在耦合腔中通过每个腔的相位移动角度为 r 5πβ= ^其中β —为负一次空间谐波的相位常数，L为慢波系统的周期。则负一次空间谐波的二次空间谐波的相位移动角度为总丄=(2 χ P_X)L =—，这里用β 2来表示上述负一次空间谐波的二次空间谐波的相位常数。当相邻膜片5上的耦合槽5π6相位差为180°时，负一次空间谐波每腔相移为7相对应的电子注群聚块在漂移管中的 5π渡越角也是7微波信号与电子注可以持续的相互作用，相互作用的结果都是信号得到加 强，功率增强。计算此时负一次空间谐波的二次谐波的相速VP2， Τ Wn 2^/1 2π本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减小耦合器行波管谐波输出的慢波结构，包括驱动段（１）、输出段（２）及将两段隔开的吸收器（３），其特征在于：所述驱动段（１）和输出段（２）由数目不同的耦合腔（４）组成，相邻的耦合腔（４）之间通过膜片（５）隔开，所述膜片（５）上设有耦合槽（６），在所述驱动段（１）及输出段（２）的耦合腔（４）中相邻膜片（５）上耦合槽（６）的相位差为１８０°，在所述驱动端（１）末端位置的两相邻膜片（５）上耦合槽（６）的相位差为９０°±１５°，在输出端（２）末端位置的两相邻膜片（５）上耦合槽（６）的相位差为９０°±１５°。

【技术特征摘要】
1.一种减小耦合器行波管谐波输出的慢波结构，包括驱动段(1)、输出段( 及将两段 隔开的吸收器(3)，其特征在于所述驱动段(1)和输出段O)由数目不同的耦合腔(4)组 成，相邻的耦合腔(4)之间通过膜片( 隔开，所述膜片( 上设有耦合槽(6)，在所述驱动 段(1)及输出段O)的耦合腔中相邻膜片(5)上耦合槽(6)的相位...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴华夏，江祝苗，方卫，肖兵，沈旭东，余峰，
申请(专利权)人：安徽华东光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]