[发明专利]一种超宽带高功率星用环行器

说明书

本发明公开了一种超宽带高功率星用环行器，属于微波元器件领域，本发明本发明通过在波导窄边方向设置至少两阶匹配台阶，并在所述腔体内部采用至少两层匹配调谐圆台、在所述差相位段采用非标准矩形波导尺寸、在所述3dB电桥宽边方向加载三阶以上的阻抗匹配，并在所述3dB电桥腔体内部引入单脊波导的传输模式、在所述差相位段的腔体内，所述铁氧体基片上下非对称设置、在所述铁氧体基片表面涂覆一层非金属材料工艺，解决了超宽带高功率器件的宽带设计技术和星用器件的高微放电阈值问题，能够满足30%以上的相对带宽以及15kW量级的微放电功率需求，为后续高功率器件国产化替代提供技术支撑，具有较大的经济和军事效应。

技术领域

本发明涉及微波元器件领域，尤其涉及一种超宽带高功率星用环行器。

背景技术

近来随着国内航天技术不断发展，越来越多的系统向宽带化与高功率发展，超宽带高功率产品提出了更高的要求。在一定程度上超宽带是提升卫星分辨率的关键指标，高功率决定了卫星的轨道高度，因此可以看出超宽带高功率器件是卫星系统的关键元器件之一。

目前超宽带高微放电结型环行器的设计方法为：在普通高功率宽带波导环行器的设计基础上，于中心面上增加一个很大的非金属隔板，通过非金属隔板阻挡电子运动，避免电子产生二次倍增而提升器件微放电阈值，其结构如图1 所示，包括腔体A，腔体A内壁设置金属匹配台阶B，金属匹配台阶B表面设置铁氧体基片1，在两边的铁氧体基片1之间，设置非金属隔板C；

该类器件虽然能满足较宽的设计，但该类宽带器件的最高功率约为5200W (X波段)的微放电功率，平均功率为380W，很难达到10kW以上微放电功率需求，同时该类宽带器件的铁氧体基片较小，直径约10mm左右，难以同时承受1kW连续波的需求。

常规四端环行器虽然功率容量能基本满足要求，是普通结型宽带环行的 2～3倍左右，但普通四端环行器的工作带宽约为10～15％左右，虽然在《一种新型宽带大功率星用环行器研制》中提出了20％的相对工作带宽，带也完全不能满足30％以上的相对带宽的需求。

该方法主要是在普通波导四端环行器的设计基础上，增加了折叠双T、差相位段和3dB电桥段宽带匹配设计，从而实现器件的宽带(相对带宽20％)，如图2所示，从左至右依次包括折叠双T段、差相位段和3dB电桥段，在折叠双T段腔体上设置有折叠双T阻抗匹配台阶2，在折叠双T段腔体内设置折叠双T 调谐匹配台3，在差相位段腔体4的内部设置铁氧体基片1，在3dB电桥段腔体上设置3dB电桥阻抗匹配台阶5，在3dB电桥段腔体内设置3dB电桥调谐匹配台6；由于为四端环行器，该类器件具有较高的微放电阈值，是普通结型宽带环行的2～3倍左右。

虽然这类宽带四端环行器设计能解决20％带宽以内的工作需求，但针对30％以上的相对工作带宽，该设计是完全达不到的，同时也不能兼顾高功率和高微放电阈值要求。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种超宽带高功率星用环行器，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种超宽带高功率四端环行器，依次包括折叠双T段、差相位段和3dB电桥段，所述差相位段腔体内设置有铁氧体基片，在所述折叠双T段的波导窄边方向设置至少两阶阻抗匹配台阶，并在所述折叠双T段的腔体内部采用多个至少两层调谐匹配台。

作为优选的技术方案：在所述差相位段采用非标准矩形波导尺寸。

作为优选的技术方案：在所述3dB电桥段的宽边方向加载三阶及以上的阻抗匹配，并在所述3dB电桥段的腔体内部引入单脊波导的传输模式。

作为进一步优选的技术方案：所述上下非对称设置为斜对角设置或单片基片设置。

作为优选的技术方案：在所述铁氧体基片表面涂覆一层非金属材料。

作为进一步优选的技术方案：所述涂覆的方法为厚膜、薄膜或高温烧结。