[发明专利]一种复合陶瓷型旋磁非线性传输线

说明书

本发明提供了一种复合陶瓷型旋磁非线性传输线。该复合陶瓷型旋磁非线性传输线整体呈现为多层同轴圆柱结构，从轴心向外依次设置有同轴内导体、铁氧体磁环层、绝缘介质层、同轴外导体、线圈以及充油气嘴；其还包括敷设于所述同轴内导体的外壁上的内陶瓷层和/或敷设于所述同轴外导体的内壁上的外陶瓷层。本发明提供的复合陶瓷型旋磁非线性传输线，通过在同轴内导体的外侧和同轴外导体的内侧分别敷设内/外陶瓷层，优化了旋磁非线性传输线的结构，增强同轴内、外导体之间的绝缘强度，使得其能够输出更高功率的宽带电磁脉冲，并且有效克服了现有技术中的旋磁非线性传输线内、外导体之间易发生的局部击穿，进而制约其功率容量提升的技术缺陷。

技术领域

本发明涉及宽带高功率微波领域，尤其涉及一种复合陶瓷型旋磁非线性传输线。

背景技术

目前，高功率射频电磁脉冲在空间卫星通讯、高能电子束产生、高功率微波辐射及推进等众多领域有着广泛且极其重要的应用。非线性传输线是一种可产生宽带射频电磁脉冲的固态调制器件，其由于摆脱了对真空电子束和箍缩强磁场的需求，同时又不需要气体火花开关作为起振元件，因此重复频率运行能力可达kHz级以上，而且还可对调制脉冲的振荡频率进行调节。现有技术中，可产生高频（GHz级以上）高功率电磁脉冲的非线性传输线主要有两种，分别为交叉耦合电容型非线性传输线（cross-coupling-capacitor nonlineartransmission line）和旋磁型非线性传输线（gyro-magnetic nonlinear transmissionline）。

旋磁非线性传输线是一种宽带高功率微波产生装置，利用旋磁材料的拉莫尔旋磁进动效应产生振荡电磁脉冲，以其无需电子束驱动、导引磁场、真空系统和结构相对简单的优点，适合小型化和固态化的应用，能将注入的高压脉冲转换成功率达GW、中心频率在几百MHz~几GHz范围内的宽带电磁脉冲，重复频率可达kHz以上。同时，旋磁非线性传输线还具有电调频的特点，通过调节外部线圈产生的初始偏置磁场的大小，可在不改变结构的情况下，在一定范围内调制出具有不同中心频率和相位的宽带电磁脉冲。

旋磁非线性传输线产生宽带电磁脉冲的核心因素在于，高压脉冲注入到内导体时，在内、外导体间传播的横电磁波会迫使铁氧体材料的微观磁矩产生方位角方向有阻尼的一致进动，不仅能有效压缩入射波形的脉冲前沿，还能在入射波形上调制出一系列的振荡，从而产生宽带电磁脉冲。

公开号为CN105226350A的发明专利提供了一种基于非线性传输线的同轴高功率微波发生器，其包括第一固定法兰、第二固定法兰、传输线外导体、传输线内导体、非线性铁氧体磁环前段、非线性铁氧体磁环后段、螺线管、固态电介质和尼龙固定装置。公开号为CN107919518A的发明专利提供了一种基于旋磁型带状传输线的高重频宽谱高功率微波振荡器。该装置可将馈入的纳秒脉冲，调制成具有一定振荡频率的高功率微波信号；包括平板带状线、铁氧体磁芯、线圈、D-dot测试探头和输入输出接口；其中，多组块状的铁氧体磁芯紧贴在带状传输线内导体的上下两侧；多匝直流供电线圈绕制在带状线上下导体的外部，为装置提供轴向偏置磁场。但是，上述装置需将固态绝缘介质灌封进内、外导体之间的部分，存在一旦旋磁非线性传输线制作安装完毕，则不易对铁氧体磁芯进行更换的技术缺陷。

随着高功率微波技术的不断发展，对高功率微波产生装置的功率容量提出了更高要求。而现有技术中，旋磁非线性传输线内、外导体之间发生的局部击穿现象成为制约其功率容量提升的主要因素。

有鉴于此，有必要设计一种改进的用于产生宽带高功率微波的复合陶瓷型旋磁非线性传输线，既能提高旋磁非线性传输线的功率容量，又方便对铁氧体磁芯进行更换，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于产生宽带高功率微波的复合陶瓷型旋磁非线性传输线。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种复合陶瓷型旋磁非线性传输线，其整体呈现为多层同轴圆柱结构从轴心向外依次设置有同轴内导体、铁氧体磁环层、绝缘介质层、同轴外导体以及线圈；