[实用新型]一种Ka波段回旋行波放大器宽带输入耦合器

说明书

本申请公开了一种Ka波段回旋行波放大器宽带输入耦合器，属于微波、毫米波器件技术领域。本发明是工作在Ka波段TE01模式的输入耦合器，其结构主要包括同轴结构、截止波导与输出波导、以及设置于同轴结构侧面与渐变段连接的矩形输入波导。相比于传统的输入耦合器，本发明的输入耦合器利用截止波导，保证了TE01模式单方向的由输出波导输出；采用同轴耦合器以衰减TE01模的竞争模式，提高输出圆波导TE01模式的含量和纯度。

技术领域

本申请为一种Ka波段回旋行波放大器宽带输入耦合器，属于微波、毫米波器件技术领域。

背景技术

回旋行波放大器具有高功率、高增益、宽频带的特点，在毫米波段能产生几百千瓦级的脉冲功率，因此在毫米波雷达、通信、微波武器等领域具有十分重要的应用前景，回旋行波放大器的研究已经成为国际上高功率器件研究的热点之一。与传统的慢波微波管相比，回旋行波放大器不存在传统慢波微波管在高频段由于电路尺寸其输出功率受到限制现象，它利用快波电磁波与电子柱发生互作用，在横向逐渐形成角向群聚，群聚中心落入减速场最终电子将自身的能量转化为电磁波能量，从而实现电磁波的放大。

输入耦合器是回旋行波放大器高频系统的关键部件之一，主要由矩形波导、同轴耦合腔、圆波导等组成，同轴耦合腔的内导体上开设有矩形耦合缝隙。输入耦合器的作用是将输入矩形波导TE10模式的高频信号转化为在圆波导工作模式(TE01)的行波场，其主要过程是信号从输入矩形波导传播到同轴耦合腔，之后通过同轴耦合腔内导体的耦合缝隙输入到圆波导中，这时工作模式已转换成圆波导的TE01模式。

发明内容

为了更高效的传播TE01模式，扩展输入耦合器带宽，增加电磁波传输效率。本发明提出了一种新型回旋行波放大器宽带输入耦合器。

本发明采取以下技术方案实现：一种Ka波段回旋行波放大器宽带输入耦合器，该耦合器包括：输入矩形波导、输出圆波导、同轴耦合圆波导、截止波导：所述输入矩形波导通过一个矩形与圆波导的渐变段与同轴耦合器相连，且同轴耦合器内导体开设有矩形耦合缝隙，所述输出波导的腔体与同轴耦合器完全连通，同轴耦合器两侧设有不锈钢材料，输出圆波导上加载模式衰减材料。

输入耦合器中输出圆波导上加载了衰减材料，对模式有衰减作用；同轴耦合器两侧设有起固定作用的波导，方便焊接。

输入耦合器中与输出波导相连通的同轴耦合圆波导腔体内的外壁上均匀开设有2条矩形耦合缝隙。

输入耦合器中截止圆波导半径输出圆波导半径的0.7～0.8倍。

与传统的回旋行波管输入耦合器相比，本发明通过引入渐变段使矩形波导模式转化为圆波导工作模式；通过调整矩形耦合缝隙的距离及分布达到衰减TE01模的竞争模式；利用截止波导达到TE01模式单方向传播。

附图说明

图1为该回旋行波放大器宽带输入耦合器示意图；

图2为该回旋行波放大器宽带输入耦合器俯视图；

图3为该回旋行波放大器宽带输入耦合器侧视图；

图4、5为该回旋行波放大器宽带输入耦合器Ka波段矩形耦合缝隙不同宽度的仿真图；

图6、7为该回旋行波放大器宽带输入耦合器Ka波段矩形耦合缝隙不同长度的仿真图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，详细阐述本申请的技术方案。

下面结合Ka波段回旋行波放大器宽带输入耦合器实例及附图，详细阐述本发明的技术方案。

输入信号模式：矩形波导TE10模；

工作波段/频率/模式：Ka/33GHz-37GHz/TE01；