[发明专利]一种微波输出窗及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及大功率真空电子器件技术领域，尤其涉及一种微波输出窗 及其制造方法。

背景技术

高能加速器、对撞机、自由电子激光器等大型科学实验装置的发展对 数十到百兆瓦功率量级的速调管提出了需求。此类速调管的设计、制作与 测试具有很高的难度，尤其体现在其输出窗部件上。输出窗在速调管中有 两个功能，一是保证速调管与外界的真空隔离，二是把微波能量高效率地 传输至外负载。随着微波功率量级的提高，输出窗介质窗片处的场强急剧 增大，容易发生高频击穿，使介质窗片损坏。为此，需要发展具有更高功 率容量的速调管输出窗。

速调管的微波输出一般采用盒形窗(见文献“大功率速调管输出窗设 计的研究”，北京广播学院学报，2004年12月，第11卷，第4期)，其 结构如图1所示，其由圆波导13、介质窗片14、矩形输入波导11、矩形 输出波导12组成。其介质窗片14的厚度为1/2波导波长，在介质窗片两 侧的微波均以行波模式传播，而介质窗片内的微波则为驻波模式。

在高峰值功率速调管中，输出窗的主要失效原因是高频电场击穿造成 介质窗片损坏。若要提高输出窗功率容量，主要是降低介质窗片处的电场 强度。为此，国外学者曾提出大半径盒形窗、长尺寸盒形窗、波纹介质窗 片盒形窗等结构，其思路集中在加大介质窗片表面积以降低电场强度上， 这种方式可以在一定程度上提高功率容量，但效果并不显著。同时，输出 窗几何尺寸的扩大是有限度的，当介质窗片直径大于波导对角线长度过多 时，容易引起非工作模式振荡现象，加大介质窗片损坏的几率。现有技术 存在如下技术缺陷：

(1)在普通盒型窗中，介质窗片内的微波场以驻波形式存在，电场 强度大，容易引起高频击穿；

(2)介质窗片较厚，容易引起振荡模式，且介质损耗大；

(3)介质窗片与圆波导焊接处未采取保护措施，焊接造成的不均匀 性容易引起高频击穿；受以上技术缺陷限制，普通盒型窗功率容量较低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种微波输出窗及 其制造方法。

(二)技术方案

本发明提供了一种微波输出窗，该微波输出窗包括矩形输入波导11、 矩形输出波导12、圆波导13、第一金属膜片15和第二金属膜片16，其中， 第一金属膜片15为矩形环状结构，该矩形环状结构的外周长等于矩形输 入波导11矩形截面的内周长，其四边固定于矩形输入波导11的靠近圆波 导13的内腔壁；第二金属膜片16为矩形环状结构，该矩形环状结构的外 周长等于矩形输入波导12矩形截面的内周长，其四边固定于矩形输入波 导12的靠近圆波导13的内腔壁。

优选地，该微波输出窗还包括介质窗片14、第一防护环17和第二防 护环18，第一防护环17和第二防护环18为圆环结构，圆环的外直径等于 圆波导13内腔的直径，第一防护环17和第二防护环18分别紧贴介质窗 片14的两侧并固定于圆波导13的内腔壁。

优选地，第一金属膜片15和第二金属膜片16与介质窗片14阻抗匹 配，微波在介质窗片14表面无反射，介质窗片14内的微波呈行波状态。

优选地，第一金属膜片15和第二金属膜片16与介质窗片14表面的 距离L满足：