[发明专利]用于小型化行波管射频输入接口中的直角弯头电缆组件

说明书

技术领域

本发明属于微波真空电子器件领域，特别涉及到一种用于小型化行波管射频输入接口中的直角弯头电缆组件。

背景技术

所述发明主题是用于微波功率模块(简称为MPM)中小型化行波管专用的输入接口直角弯头电缆组件，它作为小型化行波管的组成部分，用于实现SMA标准接头到行波管同轴输入窗的过渡，它的应用能显著降低小型化行波管输入接口的外形高度，从而提高行波管的小型化水平，为实现MPM结构的进一步小型化提供可能。

MPM实为模块化的微波发射机，采用MPM可以方便地构建大型微波发射机。MPM结构上的典型特点为尺寸小、集成度高。如图1所示，MPM的组成结构主要由小型化行波管、集成电源和固态放大器三者进一步集成于一个外壳中而来。MPM的工作原理可简述为：集成电源为小型化行波管和固态放大器提供各路供电以及控制接口；固态放大器将输入至MPM的微波信号进行预放大，形成小型化行波管所需要的微波功率电平；小型化行波管为微波末级功放，实现微波功率的放大输出。

在叙述发明内容之前，先对本发明的主题、其结构布局作一个简单的陈述：对于微波功率模块这样一项前沿的技术而言，要想实现MPM结构的小型化，首先是各组成组件的小型化，此外，在布局上应尽量减少无用空间。因此，行波管结构小型化是对于在MPM结构中所用行波管的主要研制内容之一。

行波管的结构小型化就是指其结构的长度(L)、厚度(H)和宽度(W)的分别小型化。行波管的长度尺寸取决于增益的大小，一般情况下，只要合理将MPM需要的增益分配于固态放大器和行波管，就能够有效缩短行波管的长度，从而满足MPM对行波管长度尺寸的限制；行波管的厚度可以通过减小其电子枪、高频段和收集极的径向尺寸而满足；相比较而言，对行波管的宽度进行小型化比较困难，如图1所示，主要是因为其射频输入接口和射频输出接口都是沿宽度方向横向引出的。射频输出接口可直接引出MPM壳体，从而较容易避免小型化问题；射频输入接口连接着去往固态放大器的电缆组件，结构上需要进行直角拐弯，由此造成了可观的无用空间，降低了MPM的集成程度。因此缩小直角弯头电缆组件尺寸，就成为行波管宽度小型化的关键所在。

一般情况下，MPM用行波管的射频输入接口由同轴窗、标准同轴接头、标准直角弯头电缆组件构成，如图2所示，该图给出了采用常规技术的射频输入接口用直角弯头组件，直角拐弯由2.2mm半刚同轴电缆弯曲而成，从图中可以看到常规设计的小型化结果为高度28.4mm。

那么能不能再进一步减小该尺寸呢？由此产生了本发明的主题——“用于小型化行波管射频输入接口中的直角弯头电缆组件”，如图3所示，其由双向锁紧螺母、直角转弯区、标准2.2mm电缆组成。采用本专利技术后，极大降低了行波管输入的宽度，从原来的28.4mm减小为15.8mm，减小了44.4％。图4为采用本发明前后的MPM集成效果对比，可以看到，采用本发明后，MPM的宽度W2比采用前的宽度W1减小了12.6mm，将无用空间大幅度压缩了，MPM的集成程度由此得以明显提高。

发明内容

本专利需要解决的问题是，为了解决要求微波功率模块实现小型化的目的，需要将其组成部分之一的行波管实现小型化，这就需要改进行波管射频输入接口的结构，因而创新地研制出紧凑型直角弯头电缆组件结构，为了实现发明目的，所采用的技术方案如下，一种用于小型化行波管射频输入接口中的直角弯头电缆组件，包括输能接头上的射频输入端口，其特征在于，连接行波管的输入同轴窗一侧内导体进行了圆形转方形的结构形状处理，另一侧的内导体仍然采用圆形，总体尺寸进行了紧凑型压缩，高度减少近1/2。在内导体外围设计了聚四氟乙烯支撑介质，使接口匹配得以支撑与调节。

小型化行波管射频输入接口用直角弯头电缆组件的宽带匹配设计和结构实现。对于直角弯头电缆组件的宽带匹配设计。为了实现小尺寸的直角转弯，内导体不能采用90度圆弧的弯曲过渡，否则难以进行加工和装配，这里内导体采用了直角拐弯的方式。为满足机械可加工性和可装配性，将内导体进行了圆-方-圆转换，并在两侧均设计了聚四氟乙烯支撑介质，用以保证结构的强度。由于直角转弯两侧的同轴传输线尺寸不同以及填充的介质不同，因此利用了阻抗匹配转换器原理和仿真技术相结合的方式进行了匹配设计，优化后各部分的结构尺寸，优化后的两端电压驻波在1～19GHz频带内达到了1.2以下，达到良好匹配水平。