CN203674356U - 差相移式脉冲大功率波导环行器 - Google Patents
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Abstract
差相移式脉冲大功率波导环行器，它涉及射频设备领域，3dB裂缝电桥、并联铁氧体90°非互易移相器、折叠双T电桥通过法兰连接而成，它工作在S波段3.7GHz，所能承受的达到250KW，脉冲宽度2s，脉冲能量达到500KJ；它用于高功率高脉冲能量的射频系统，由于其通过的脉冲能量达到500KJ，环行器内铁氧体片中产生的热量超过25KJ，铁氧体片内温度可能达到甚至超过80℃；主要解决了在高脉冲能量的条件下，减小器件插损，降低铁氧体片的温度等问题。
Description
技术领域：
本实用新型涉及射频设备领域，尤其涉及一种高功率环行器，具体涉及一种差相移式高功率波导环行器。
背景技术：
高功率微波器件广泛应用于雷达和粒子加速器等领域，随着技术的进步，微波源向更高功率发展，从而需要研制与其配套的高功率微波器件。S波段射频高功率设备发射源功率可能达到兆瓦级，或者平均功率达到50KW甚至更高。在高功率情况下，必须考虑热传导和散热因素，否则当功率较高时，铁氧体内的电磁损耗所产生的热量散发不出去，铁氧体的温度超过其承受能力，器件性能会严重恶化，甚至造成铁氧体片及铁氧体损坏。
实用新型内容：
本实用新型的目的是提供一种差相移式高功率波导环行器，它用于高功率高脉冲能量的射频系统，由于其通过的脉冲能量达到500KJ，环行器内铁氧体片中产生的热量超过25KJ，铁氧体片内温度可能达到甚至超过80℃；主要解决了在高脉冲能量的条件下，减小器件插损，降低铁氧体片的温度等问题。
为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型是采用如下技术方案：它是由3dB裂缝电桥、并联铁氧体90°非互易移相器、折叠双T电桥组成，3dB裂缝电桥、并联铁氧体90°非互易移相器、折叠双T电桥通过法兰连接而成，它工作在S波段3.7GHz，所能承受的脉冲功率达到250KW，脉冲宽度2s，脉冲能量达到500KJ。
所述的3dB裂缝电桥腔体A1在短缝处进行压缩，在短缝中间增加调谐螺钉一A2对缝隙端部进行匹配。
所述的并联铁氧体90°非互易移相器是由两段并联波导腔B1、八片铁氧体片B2、波导腔外部6片永磁体构成，两段并联波导腔B1为矩波导并排设置，其尺寸完全相同，铁氧体片B2的材料、尺寸全部相同，使用牢固、散热性能好的胶粘贴在两段并联波导腔B1内，波导腔外永磁体紧贴波导壁固定在波导腔外，中间两片永磁体所构建的磁场方向与两侧的四片永磁体所构建的磁场方向相反。
所述折叠双T电桥两个并行口径为压缩波导口，与移相器段波导口衍接匹配，通过法兰盘连接。
本实用新型采用了S波段能够承受2s宽脉冲250KW功率的4端口环行器；用于高功率高脉冲能量的射频系统，由于其通过的脉冲能量达到500KJ，环行器内铁氧体片中产生的热量超过25KJ，铁氧体片内温度可能达到甚至超过80℃；主要解决了在高脉冲能量的条件下，减小器件插损，降低铁氧体片的温度等问题。
附图说明：
图1为本实用新型中3dB裂缝电桥的结构示意图；
图2为本实用新型中并联铁氧体90°非互易移相器的结构示意图；
图3为本实用新型中折叠双T电桥的结构示意图；
图4为本实用新型的组成示意图；
图5为本实用新型组装的立体图；
图6为本实用新型的信号流向示意图。
具体实施方式：
参看图1-图6，本具体实施方式采用如下技术方案：它是由3dB裂缝电桥、并联铁氧体90°非互易移相器、折叠双T电桥组成，3dB裂缝电桥、并联铁氧体90°非互易移相器、折叠双T电桥通过法兰连接而成，它工作在S波段3.7GHz，所能承受的达到250KW，脉冲宽度2s，脉冲能量达到500KJ。
所述的3dB裂缝电桥腔体A1在短缝处进行压缩，在短缝中间增加调谐螺钉一A2对缝隙端部进行匹配；3dB裂缝电桥腔体A1上分别设置有3dB裂缝电桥端口一A31、3dB裂缝电桥端口二A32、3dB裂缝电桥端口三A33、3dB裂缝电桥端口四A34。
所述的并联铁氧体90°非互易移相器是由两段并联波导腔B1、八片铁氧体片B2、波导腔外部6片永磁体构成，两段并联波导腔B1为矩波导并排设置，其尺寸完全相同，铁氧体片B2的材料、尺寸全部相同，使用牢固、散热性能好的胶粘贴在两段并联波导腔B1内，波导腔外永磁体紧贴波导壁固定在波导腔外，中间两片永磁体所构建的磁场方向与两侧的四片永磁体所构建的磁场方向相反；所述的并联铁氧体90°非互易移相器上分别设置有并联铁氧体90°非互易移相器端口一B31、并联铁氧体90°非互易移相器端口二B32、并联铁氧体90°非互易移相器端口三B33、并联铁氧体90°非互易移相器端口四B34。
所述的折叠双T电桥两个并行口径为压缩波导口，与移相器段波导口衍接匹配，通过法兰盘连接；所述的折叠双T电桥上分别设置有折叠双T电桥端口一C31、折叠双T电桥端口二C32、折叠双T电桥端口三C33、折叠双T电桥端口四C34、调配螺钉二C1、调配螺钉三C2。
本具体实施方式的原理为：当微波信号从A端口输入时，到达3dB裂缝电桥裂缝处一分为二，均匀分布在3dB裂缝电桥端口三A33，3dB裂缝电桥端口四A34通道，并且并联铁氧体90°非互易移相器端口二B32-并联铁氧体90°非互易移相器端口四B34通道的波相位比并联铁氧体90°非互易移相器端口一B31-并联铁氧体90°非互易移相器端口三B33通道滞后90°，而输入端并联铁氧体90°非互易移相器端口二B32和并联铁氧体90°非互易移相器端口四B34端口是隔离的，在外加恒磁场的作用下，沿并联铁氧体90°非互易移相器端口一B31→并联铁氧体90°非互易移相器端口三B33传输的微波信号将超前沿并联铁氧体90°非互易移相器端口二B32→并联铁氧体90°非互易移相器端口四B34传输的信号90°，如果并联铁氧体90°非互易移相器端口二B32-并联铁氧体90°非互易移相器端口四B34和并联铁氧体90°非互易移相器端口一B31-并联铁氧体90°非互易移相器端口三B33通道中的损耗彼此相等，那么这些微波信号就以相等振幅和相位进入折叠双T电桥的输入端，根据双T电桥的特性可知，信号从H端口输出，而E端口无信号(隔离端)，以相同原理得到环行关系为41→42→43→44→41，若在44端口接功率负载，这41，42，43构成3端口差相移式环行器。通过调整3dB裂缝电桥中调配螺钉一A2调整电桥的分配比，使得进入3dB裂缝电桥端口三A33和3dB裂缝电桥端口四A34端口的信号幅度相等，而移相器段两边的尺寸和材料完全相同，并联铁氧体90°非互易移相器端口二B32-并联铁氧体90°非互易移相器端口四B34和并联铁氧体90°非互易移相器端口一B31-并联铁氧体90°非互易移相器端口三B33通道中的损耗几乎相等。
本具体实施方式的差相移式脉冲大功率波导环行器，承受的脉冲功率达到250KW，脉冲宽度达到2s，脉冲能量达到500KJ，本环行器中采用低损耗、温度性能好的铁氧体材料，通过精确设计将铁氧体片的厚度控制到3mm以内，器件整体的插入损耗小于0.2dB，在整个脉冲周期内铁氧体中的能量能够快速充分散发。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.差相移式脉冲大功率波导环行器，其特征在于它是由3dB裂缝电桥、并联铁氧体90°非互易移相器、折叠双T电桥组成，3dB裂缝电桥、并联铁氧体90°非互易移相器、折叠双T电桥通过法兰连接而成。
2.根据权利要求1所述的差相移式脉冲大功率波导环行器，其特征在于所述的3dB裂缝电桥腔体(A1)在短缝处进行压缩，在短缝中间增加调谐螺钉一(A2)对缝隙端部进行匹配。
3.根据权利要求1所述的差相移式脉冲大功率波导环行器，其特征在于所述的并联铁氧体90°非互易移相器是由两段并联波导腔(B1)、八片铁氧体片(B2)、波导腔外部6片永磁体构成，两段并联波导腔(B1)为矩波导并排设置，其尺寸完全相同，铁氧体片(B2)使用牢固、散热性能好的胶粘贴在两段并联波导腔(B1)内，波导腔外永磁体紧贴波导壁固定在波导腔外，中间两片永磁体所构建的磁场方向与两侧的四片永磁体所构建的磁场方向相反。
4.根据权利要求1所述的差相移式脉冲大功率波导环行器，其特征在于所述折叠双T电桥两个并行口径为压缩波导口，与移相器段波导口衍接匹配，通过法兰盘连接。
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| CN107706491A (zh) * | 2017-08-17 | 2018-02-16 | 西北核技术研究所 | 一种紧凑四端口波导差相移环行器 |
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| CN107706491A (zh) * | 2017-08-17 | 2018-02-16 | 西北核技术研究所 | 一种紧凑四端口波导差相移环行器 |
| CN107706491B (zh) * | 2017-08-17 | 2020-04-24 | 西北核技术研究所 | 一种紧凑四端口波导差相移环行器 |
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| CN110783678B (zh) * | 2019-11-05 | 2021-08-31 | 西北核技术研究院 | 一种紧凑脊波导级联四端口环行器 |
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