專利名稱：大功率寬頻帶毫米波回旋管用面冷卻藍(lán)寶石輸出窗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電真空器件技術(shù)領(lǐng)域，是一種大平均功率、寬頻帶毫米波 回旋管用輸出窗。
背景技術(shù)：
大功率、寬頻帶毫米波回旋管是電子對(duì)抗、精密制導(dǎo)和高分辨率成像 雷達(dá)的核心部件。輸出窗是回旋管的關(guān)鍵部件之一，它是毫米波功率的輸 出窗口，在一定程度上決定了器件的工作頻帶和功率容量。目前采用的氧 化鋁瓷窗、氧化鈹瓷窗、藍(lán)寶石單片窗、藍(lán)寶石雙片窗、石英三片窗等存 在損耗大、功率容量低、有毒、帶寬窄等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種大功率寬頻帶毫米
波回旋管用面冷卻藍(lán)寶石輸出窗，適用于產(chǎn)生大于2KW平均功率、大于 1.5GHz帶寬的毫米波回旋管用的輸出窗，它有利于提高功率容量，增加工 作頻帶寬度。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
一種大功率寬頻帶毫米波回旋管用面冷卻藍(lán)寶石輸出窗，包括毫米波過(guò)模圓波導(dǎo)、介質(zhì)塊；其有三塊完整圓片狀介質(zhì)塊，其直徑與過(guò)模圓波導(dǎo)
內(nèi)徑相等；三塊介質(zhì)塊相互之間有一間距的氣密焊接在毫米波過(guò)模圓波導(dǎo) 內(nèi)，位于功率傳輸?shù)拇怪狈较?，中心介質(zhì)塊兩側(cè)對(duì)稱放置的兩個(gè)介質(zhì)塊厚 度相同；
采用面冷卻方式在兩側(cè)介質(zhì)塊的內(nèi)側(cè)、位于圓波導(dǎo)側(cè)壁的兩個(gè)半圓 周上布設(shè)有兩組多數(shù)個(gè)金屬孔，冷卻介質(zhì)由一組金屬孔流入圓波導(dǎo)內(nèi)，由 另一組金屬孔流出圓波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)塊的面冷卻。
所述的輸出窗，其所述氣密焊接，是先將介質(zhì)塊外圓周面進(jìn)行金屬化， 再實(shí)施氣密焊接。
所述的輸出窗，其所述三塊介質(zhì)塊的厚度為匹配頻率下波長(zhǎng)的二分之 一的1倍或2倍。
所述的輸出窗，其所述中心介質(zhì)塊的厚度為匹配頻率下波長(zhǎng)的二分之 一的1倍或2倍，兩側(cè)介質(zhì)塊的厚度為匹配頻率下波長(zhǎng)的二分之一。 所述的輸出窗，其所述冷卻介質(zhì)為空氣或碳氟化合物FC-75。 所述的輸出窗，其所述介質(zhì)塊的直徑尺寸或大于圓波導(dǎo)的內(nèi)直徑。 所述的輸出窗，其所述介質(zhì)塊為藍(lán)寶石。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用面冷卻，有利于提高傳輸功率容量；匹 配性能好，可工作于寬頻帶。此外還具有損耗小、氣密性好和不易擊穿等 優(yōu)點(diǎn)。它適用于大平均功率、寬頻帶工作的毫米波回旋管。


圖1為本發(fā)明大功率寬頻帶毫米波回旋管用面冷卻藍(lán)寶石輸出窗的第
5一種結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖1 (a)為結(jié)構(gòu)的縱向剖面示意圖，圖1 (b)
為結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖2為本發(fā)明大功率寬頻帶毫米波回旋管用面冷卻藍(lán)寶石輸出窗的第
二種結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖2 (a)為結(jié)構(gòu)的縱向剖面示意圖，圖2 (b)
為結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖3為實(shí)例1的電壓駐波比HFSS仿真結(jié)果曲線圖； 圖4為實(shí)例2的電壓駐波比HFSS仿真結(jié)果曲線圖。
具體實(shí)施例方式
見圖1 (a)、圖1 (b)、圖2 (a)、圖2 (b)所示，為本發(fā)明的大功 率寬頻帶毫米波回旋管用面冷卻藍(lán)寶石輸出窗。它由圓波導(dǎo)和三個(gè)介質(zhì)塊 組成，介質(zhì)塊氣密焊接在圓波導(dǎo)中，位于功率傳輸?shù)拇怪狈较?，中心介質(zhì) 塊兩側(cè)對(duì)稱放置兩個(gè)介質(zhì)塊，以補(bǔ)償中間介質(zhì)塊引起的反射，拓寬工作頻 帶。中心介質(zhì)塊的厚度為匹配頻率下波長(zhǎng)的二分之一的1倍或2倍，兩側(cè) 的介質(zhì)塊為匹配頻率下波長(zhǎng)的二分之一，介質(zhì)塊采用藍(lán)寶石制成。藍(lán)寶石 介質(zhì)塊采用面冷卻方式。它具有損耗小、帶寬寬、冷卻強(qiáng)度高、氣密性好 和不易擊穿等優(yōu)點(diǎn)，適用于產(chǎn)生大于2KW平均功率、大于1.5GHz帶寬的 毫米波回旋管。
毫米波過(guò)模圓波導(dǎo)的直徑為D。介質(zhì)塊采用藍(lán)寶石，介質(zhì)塊的厚度L0 等于中心工作波長(zhǎng)的一半的1倍或2倍，介質(zhì)塊的直徑尺寸等于或稍大于 圓波導(dǎo)的內(nèi)直徑D。兩側(cè)介質(zhì)塊與中心介質(zhì)塊的距離L根據(jù)優(yōu)化仿真設(shè)計(jì) 計(jì)算確定。由于介質(zhì)塊反射的歸一化電納隨頻率而變化，故可采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法得出滿足工作頻帶要求的最佳尺寸，確定介質(zhì)塊厚度及其它們之間 的間距L。
采用面冷卻方式，冷卻介質(zhì)為空氣或者是碳氟化合物F075。冷卻介 質(zhì)通過(guò)直徑為d的多個(gè)金屬孔導(dǎo)入導(dǎo)出D金屬孔的直徑尺寸d對(duì)于工作頻 率來(lái)說(shuō)處于截止?fàn)顟B(tài)。按照電真空器件的工藝加工、清洗，先將藍(lán)寶石介 質(zhì)塊按照中國(guó)專利03147557.4進(jìn)行金屬化，再實(shí)施焊接，即可制成回旋 管用輸出窗。
實(shí)施例1: L0=L1=1. 38mm， L=l. 58ram， D二36mm，采用空氣冷卻，在頻 率為34. 22-35. 76GHz內(nèi)駐波比小于1. 1的帶寬為1. 54GHz，如圖3所示， 為實(shí)施例1的電壓駐波比HFSS仿真結(jié)果。
實(shí)施例2: L0二2.72,， Ll二1.36跳L=2.7mm， D二36腿，Dl二38腿，采 用空氣冷卻，在頻率為33. 50-36. 13GHz內(nèi)駐波比小于1.1的帶寬為 2. 63GHz，如圖4所示，為實(shí)施例2的電壓駐波比HFSS仿真結(jié)果。
權(quán)利要求
1、一種大功率寬頻帶毫米波回旋管用面冷卻藍(lán)寶石輸出窗，包括毫米波過(guò)模圓波導(dǎo)、介質(zhì)塊；其特征在于，有三塊完整圓片狀介質(zhì)塊，其直徑與過(guò)模圓波導(dǎo)內(nèi)徑相等；三塊介質(zhì)塊相互之間有一間距的氣密焊接在毫米波過(guò)模圓波導(dǎo)內(nèi)，位于功率傳輸?shù)拇怪狈较颍行慕橘|(zhì)塊兩側(cè)對(duì)稱放置的兩個(gè)介質(zhì)塊厚度相同；采用面冷卻方式在兩側(cè)介質(zhì)塊的內(nèi)側(cè)、位于圓波導(dǎo)側(cè)壁的相對(duì)兩個(gè)半圓周上布設(shè)有兩組多數(shù)個(gè)金屬孔，冷卻介質(zhì)由一組金屬孔流入圓波導(dǎo)內(nèi)，由另一組金屬孔流出圓波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)塊的面冷卻。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出窗，其特征在于，所述氣密焊接，是先將 介質(zhì)塊外圓周面進(jìn)行金屬化，再實(shí)施氣密焊接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出窗，其特征在于，所述三塊介質(zhì)塊的厚度 為匹配頻率下波長(zhǎng)的二分之一的1倍或2倍。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出窗，其特征在于，所述中心介質(zhì)塊的厚度 為匹配頻率下波長(zhǎng)的二分之一的1倍或2倍，兩側(cè)介質(zhì)塊的厚度為匹配 頻率下波長(zhǎng)的二分之一。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸出窗，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)為空氣或 碳氟化合物FC-75。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3和4所述的輸出窗，其特征在于，所述介質(zhì)塊 的直徑尺寸或大于圓波導(dǎo)的內(nèi)直徑。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3和4所述的輸出窗，其特征在于，所述介質(zhì)塊為藍(lán)寶石。
全文摘要
本發(fā)明一種大功率寬頻帶毫米波回旋管用面冷卻藍(lán)寶石輸出窗，涉及電真空器件技術(shù)，包括毫米波過(guò)模圓波導(dǎo)、介質(zhì)塊；其有三塊介質(zhì)塊氣密焊接在毫米波過(guò)模圓波導(dǎo)內(nèi)，位于功率傳輸?shù)拇怪狈较颍行慕橘|(zhì)塊兩側(cè)對(duì)稱放置兩個(gè)相同厚度的介質(zhì)塊；采用面冷卻方式在兩側(cè)介質(zhì)塊的內(nèi)側(cè)、位于圓波導(dǎo)側(cè)壁的兩個(gè)半圓周上布設(shè)有兩組多數(shù)個(gè)金屬孔，冷卻介質(zhì)由一組金屬孔流入圓波導(dǎo)內(nèi)，由另一組金屬孔流出圓波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)塊的面冷卻。本發(fā)明具有損耗小、帶寬寬、冷卻強(qiáng)度高、氣密性好和不易擊穿等優(yōu)點(diǎn)，適用于產(chǎn)生大于2KW平均功率、大于1.5GHz帶寬的毫米波回旋管。
文檔編號(hào)H01J23/00GK101609775SQ200810115158
公開日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2008年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者劉濮鯤, 杜朝海, 薛謙忠, 袁廣江 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所