[发明专利]一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵

说明书

本发明公开了一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵，包括波导和椭圆形的缝隙；所述波导为宽边纵缝矩形波导，波导微波传播方向的末端设置短路面；所述缝隙沿波导宽边中心线两侧交错分布于波导一侧，缝隙的长轴与波导宽边中心线平行，缝隙的短轴沿波导宽边方向。采用本发明的一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵，波导缝隙阵缝隙面积更大，具有更高的功率容量。

技术领域

本发明涉及一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵，属于高功率微波技术领域。

背景技术

波导缝隙阵是大口径高功率微波天线的主要技术路线。辐射缝隙是波导缝隙阵的辐射窗口，其作用是实现高功率微波高增益、高效率辐射。波导缝隙阵有行波阵和驻波阵两种类别。驻波阵具有口径效率高的特点(一般驻波阵口径效率大于90％，而行波阵口径效率小于80％)，广泛应用于高功率微波。宽边纵缝波导缝隙阵属于典型的驻波阵，其除了具有高口径效率外还具有低剖面的技术优势。由于波导壁厚度有限，缝隙处结构突变较为剧烈，宽边纵缝波导缝隙阵最大电场位于波导辐射缝隙处，因此其功率容量取决于缝隙处的电场强度。现有技术下的辐射缝隙有矩形及端头导圆矩形缝隙两种，缝隙处的电场强度较强。对于脉冲半功率宽度小于100ns的高功率微波(特别是低频)，一般0.5m²的宽边纵缝波导缝隙阵的功率容量小于2GW,这严重限制了宽边纵缝波导缝隙阵在高功率微波的应用，迫切需要研制具有较高功率容量的宽边纵缝波导缝隙阵缝隙结构。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵，本发明的波导缝隙阵缝隙面积更大，具有更高的功率容量。

本发明采用的技术方案如下：

一种高功率宽边纵缝波导缝隙阵，包括波导和椭圆形的缝隙；

所述波导为宽边纵缝矩形波导，波导微波传播方向的末端设置短路面；所述缝隙沿波导宽边中心线两侧交错分布于波导一侧，缝隙的长轴与波导宽边中心线平行，缝隙的短轴沿波导宽边方向。

在本发明中，宽边纵缝波导缝隙阵工作在谐振状态，缝隙电导是并联关系，全部缝隙电导之和为1，不同缝隙电导相同；缝隙电场分布在缝隙中部电场最强而两侧减弱，椭圆缝隙与缝隙电场分布类似，相对于椭圆缝隙结构中间缝隙宽度较宽，缝隙长度两端电场分布最弱，因此椭圆缝隙结构宽度相应收窄；椭圆缝隙与缝隙电场分布相适应，能减小缝隙电场的扰动，得到最大的功率容量。相比传统的矩形缝隙和端头倒圆矩形缝隙，本发明的缝隙面积更大，功率容量更大。

作为优选，波导微波传播方向末端的缝隙与短路面的距离为四分之一波导波长。

作为优选，所述缝隙的长度为0.505-0.515倍波导波长。

作为优选，所述缝隙的宽度为0.145-0.155倍波导波长。

作为优选，相邻两缝隙之间的间距为半波导波长。

在上述方案中，缝隙沿波导宽边中心线两侧交错分布；缝隙长度约半波导波长；缝隙间距半波导波长；波导末端的缝隙距离短路面四分之一波导波长。通过上述椭圆缝隙的尺寸设置，能够满足驻波阵的谐振条件。

作为优选，所述缝隙的边缘倒圆角。

作为优选，所述缝隙边缘倒圆角的半径为缝隙壁厚的一半。

在上述方案中，在缝隙边缘倒圆角，同样能够降低边缘处的电场强度，从而能够提高功率容量。

作为优选，所述缝隙与波导宽边中心线相切。

作为优选，波导内腔宽边和窄边尺寸满足：波导宽边尺寸大于半波导波长，小于波导波长；波导窄边高度大于波导宽边尺寸的四分之一，小于波导宽边尺寸的二分之一。

作为优选，所述波导为标准波导，波导内腔尺寸满足国家标准波导尺寸。