展宽重叠模双间隙耦合腔输出电路带宽的装置

摘要

本发明公开了一种展宽重叠模双间隙耦合腔输出电路带宽的装置，涉及电真空器件技术，是由工作在重叠模的双间隙耦合腔、脊弓波导段和金属电感圆栓组成。选择双间隙耦合腔的谐振频率、脊弓波导段的尺寸，脊弓波导段与双间隙耦合腔间耦合口的尺寸，电感圆栓的尺寸和位置，使该输出电路在1165～1335MHz的工作频段内，上下间隙的阻抗实部之和大于600Ω，其带宽为普通重叠模双间隙耦合腔宽带输出电路带宽的1.2～1.5倍。本发明的装置能够展宽重叠模双间隙耦合腔输出电路的带宽，缩小输出波导的宽边尺寸。该方法可推广应用于其它工作频率范围，特别适用于低工作频段多注速调管。

说明书

技术领域

本发明涉及微波电真空器件技术领域，是一种展宽重叠模双间隙耦合腔输出电路带宽的装置。

背景技术

为了扩展多注速调管的带宽，可采用工作在重叠模的双间隙耦合腔作为输出电路，其带宽为单间隙输出腔的2.5～3倍。对于重叠模双间隙耦合腔输出电路，其输出腔的外观品质因子低，输出腔与波导间的耦合口尺寸大，将引起间隙电场分布的不对称，在多注速调管中间隙场分布的不对称性特别严重。在低的工作频段，由于标准传输波导的宽边的尺寸大，将使速调管的横向尺寸变大，导致聚焦线包的内径增加，使速调管和聚焦系统的体积和重量增加。此外，该电路在工作频带外的阻抗变化比较缓慢，阻抗-频带的乘积不能充分利用。进一步展宽重叠模的双间隙耦合腔输出电路的带宽，是一个新课题，对解决间隙电场分布的不均匀性，减小输出波导和聚焦磁场系统的尺寸和重量，发展紧凑型的低频段宽频带速调管，特别是多注宽带速调管具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种展宽重叠模双间隙耦合腔输出电路带宽的装置，保证器件宽频带、高平均功率和高效率的实现，同时减小器件和系统的体积和重量。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种展宽重叠模双间隙耦合腔输出电路带宽的装置，包括双间隙耦合腔、耦合口和耦合缝；其采用管状脊弓波导段，在脊弓波导段内轴向设有加载金属块，加载金属块上侧面固接于脊弓波导段内上壁，其余三侧与脊弓波导段内壁有一间隙；脊弓波导段的上侧壁有通孔，通孔内固接一金属电感圆栓，金属电感圆栓位于加载金属块侧缘与脊弓波导段侧壁间的空隙内，一端伸出脊弓波导段的上侧壁，另一端抵在脊弓波导段的下侧壁内侧；金属电感圆栓靠近脊弓波导段的输出端；

双间隙耦合腔的第一谐振腔腔壁上开有耦合口，脊弓波导段的一端与第一谐振腔的耦合口固接，且在第一谐振腔的径向上延伸，另一端为输出；

该输出电路在1165～1335MHz的工作频段内，上下间隙的阻抗实部之和大于600Ω，其带宽为普通重叠模双间隙耦合腔宽带输出电路带宽的1.2～1.5倍。

所述的装置，其所述双间隙耦合腔的尺寸，使其2π模的谐振频率为高频端频率1335MHz的0.975～0.985；耦合缝的尺寸，使π模的谐振频率为低端频端频率1165MHz的1.015～1.025。

所述的装置，其所述脊弓波导段为长方管，其宽边为标准矩形波导BJ14宽边165mm的0.50～0.60，高度为20mm；脊弓波导段的加载金属块宽度为脊弓波导段宽边的0.5～0.6，高度为14mm。

所述的装置，其所述耦合口的尺寸使输出腔的外观品质因子为23～25。

所述的装置，其所述金属电感圆栓，其直径为8～10mm，其位置距脊弓波导段轴心25～30mm，距耦合口为脊弓波导波长的0.75～0.85。

所述的装置，其所述固接，是焊接，是将双间隙耦合腔与脊弓波导段放在氢炉中通过高温钎焊的方法焊接，保证焊接处真空密封；再将金属电感圆栓与上述双间隙耦合腔和脊弓波导段的焊接体放在氢炉中通过高温钎焊的方法焊接，使焊接处高频接触良好。

本发明的主要优点：制备和装配工艺简单，调试方便，成品体积小巧、重量轻。该方法能使该输出电路在1165～1335MHz的工作频段内，上下间隙的阻抗实部之和大于600Ω，其带宽为普通重叠模双间隙耦合腔宽带输出电路带宽的1.2～1.5倍。

附图说明

图1是本发明的一种展宽重叠模双间隙耦合腔输出电路带宽的装置结构示意图，其中：

图1a是本发明的一种展宽重叠模双间隙耦合腔输出电路带宽的装置立体剖面图；

图1b是图1a剖面正视图；

图1c是图1b中A-A剖面图；

图2是由本发明的一个L波段重叠模双间隙耦合腔输出电路的阻抗-频率特性曲线。

具体实施方式

请参照图1，本发明的一种展宽重叠模双间隙耦合腔输出电路带宽的装置，图中：脊弓波导段101，双间隙耦合腔的第一谐振腔102和第二谐振腔103；金属电感圆栓104；耦合口105；耦合缝106；脊弓波导加载金属块107。

本发明的一种展宽重叠模双间隙耦合腔输出电路带宽的装置，由工作在重叠模的双间隙耦合腔、脊弓波导段101和金属电感圆栓104等部分组成，上述部件的材料均为无氧铜。所述的双间隙耦合腔与脊弓波导101是在氢炉中通过高温钎焊的方法焊接，保证焊接处真空密封；所述的金属电感圆栓104与上述双间隙耦合腔和脊弓波导101的焊接体是在氢炉中通过高温钎焊的方法焊接，保证焊接处高频接触良好。

本发明的主要特点是采用工作在重叠模的双间隙耦合腔作为输出腔，采用脊弓波导段101代替标准传输波导，双间隙耦合腔的第一谐振腔102的腔壁上开有耦合口105，谐振腔102通过耦合口105与脊弓波导段101耦合，在脊弓波导段101内放置金属电感圆栓104。通过选择双间隙耦合腔和耦合缝106的几何尺寸、耦合口105的大小、脊弓波导段101的尺寸、金属电感圆栓104的直径和位置，使该输出电路在1165～1335MHz的工作频段内，上下间隙的阻抗实部之和大于600Ω。

具体如下：

1)对于选定的工作频率范围为1165～1335MHz，通过三维电磁场软件进行模拟计算，初步选定双间隙耦合腔102，103的尺寸，使其2π模的谐振频率为高频端频率(1335MHz)的0.975～0.985；选择耦合缝106的尺寸使π模的谐振频率为低端频端频率的(1165MHz)的1.015～1.025。

2)在双间隙耦合腔的第一个谐振腔102的腔壁上开耦合口105，谐振腔通过耦合口与脊弓波导段101耦合；选择脊弓波导段的宽边为标准矩形波导BJ14的宽边(165mm)的0.50～0.60，波导高度为20mm，脊弓波导加载金属块107的宽度为脊弓波导段的宽边的0.5～0.6，高度为14mm。

3)采用三维电磁场软件计算带耦合口的双间隙谐振腔频率，选择耦合口105的尺寸使输出腔的外观品质因子为23～25。

4)调整双间隙耦合腔102，103、耦合缝106和耦合口105的尺寸，直到谐振腔2π模的谐振频率为高频端频率(1335MHz)的0.975～0.985，π模的谐振频率为低端频端频率的(1165MHz)的1.015～1.025，输出腔的外观品质因子为23～25。

5)在脊弓波导段内放置金属电感圆栓104，选择电感圆栓104的直径、距脊弓波导中心的位置和距耦合口105的位置，直到计算得出该输出电路在1165～1335MHz的工作频段内，上下间隙的阻抗实部之和大于600Ω。参考图2，为L波段重叠模双间隙耦合腔输出电路的阻抗-频率特性曲线。