S波段高功率径向线输出窗的设计.pdfVIP

B蠢MsBEAMsvojf≥鬯；．1：Jum，乙u14 ANDPARTICLE POWERLASER 纛霄害爹青期 HIGHH。暑P。羹R。慧ER氪。美川盖E 2014年6月 ：：——=————=—=——————————=—————————=———== S波段高功率径向线输出窗的设计。 侯天昊， 李相强， 刘庆想， 张健穹 (西南交通大学物理科学与技术学院，成都610031) 摘要： 为进一步改进和优化高功率径向线阵列天线的拓扑结构，提高功率容量水平，并满足馈源的真 空密封需求，提出并设计了一种适用于高功率径向线阵列天线的微波输出窗。该高功率径向线输出窗采用圆 mm，内径为36mm，可实现径向线阵列天线馈电系统的输入同 环形陶瓷，材料介电常数为9．4，窗片厚度为3 GHz下，该径向线输出窗驻波比 轴波导与输出同轴波导间的真空密封。设计结果表明：在中心频率为2．856 Mw。 为1．03，插入损耗为o．17dB，设计功率容量约150 关键词：输出窗；径向线； 高功率；真空密封； 三相点 中图分类号： TN814 文献标志码： A doi：10．11884／HPLPB201426．063001 随着高功率微波技术的不断发展，对高功率微波系统的实用化提出了越来越高的要求。由于高功率径向 线阵列天线易于实现天线的高增益、高效率、高功率和圆极化辐射等特点，在高功率方面得到广泛的研究口≈]。 之前所设计的高功率径向线阵列天线没有输出窗，为了实现高功率容量需要对阵列天线内部进行整体抽真空 处理，并保证其真空度满足要求以防止空气击穿影响性能。然而由于阵列天线内部空间较大，密封环节和位置 较多，整体抽真空的难度大且可靠性低。为了进一步改进和优化高功率径向线阵列天线的拓扑结构，在径向线 内加入输出窗，并在输出窗位置进行真空密封，这样可以只需对输入同轴波导到输出窗之间区域进行抽真空处 理，对径向线内的其他区域可通过充人惰性气体来满足阵列天线的功率容量需求。因此，径向线输出窗的引入 提高了阵列天线的可靠性，其性能好坏直接影响阵列天线的性能。输出窗在微波器件中应用广泛，其形式有很 多种，目前广泛使用的输出窗主要有盒型窗、矩形窗、陶瓷阶梯窗、同轴窗、圆波导窗以及满足各种特殊需要的 其他形状窗等[4‘6]，而对于应用于径向线内的微波输出窗还未见报道。本文设计了一种S波段高功率径向线输 出窗，可用于高功率径向线阵列天线并提高了天线的可靠性。 1 基本原理 在高功率微波系统中，由于输出功率高，微波源和传输系统包括天线或者馈源都处于真空状态，微波输出 窗所起到的作用就是把真空区域和充气区域分开，并且承受真空和气体之间的压力差。 对于径向线输出窗的材料选取，考虑到要有较高的介质抗电强度、低的损耗角正切值、高的机械强度、较小 的二次电子发射系数、适当的热膨胀系数、易于金属 化的能力、工艺的可靠性等因素，选取陶瓷作为径向 线输出窗材料。陶瓷材料稳定、廉价，金属化和封接 。。。。。。．。．。．。。．．．．．。．．．．．．。．。．。．．。．。。上—— 结构及工艺成熟，本身具有优良的导热性能等优 iilli誊：?|鬣藩鬻纛孽I?|5|；||鼍“；j耩罄鬻簪蠛蝻囊鍪≮il麓2 点[7。9]，现在使用的陶瓷材料最常见的有纯度为95％ 、 一 ’ ÷÷一 _● 和99％的A1。0。陶瓷。