[发明专利]回旋器件的宽带输出窗

说明书

技术领域

本发明涉及一种输出窗，尤其涉及用于回旋器件的输出窗。

背景技术

输出窗是真空微波毫米波器件的关键部件之一，一方面起隔绝外部大气的作用从而保证真空器件的高真空度，另一方面作为微波毫米波器件的输出窗口对放大的微波和毫米波能无反射的通过，因此输出窗的好坏直接影响器件性能，甚至研制的成败。

当窗片对工作模式的反射升高时，一方面造成高频功率不能全部输出到负载，另一方面反射的微波信号会返向传播进入高频互作用段从而干扰前向波对回旋电子注的正常调制，导致极大的影响回旋行波管的正常工作。

已有的输出窗，都是单窗片结构(附图1a)，输出窗窗片结构一边是真空，一边为空气，微波在穿过输出窗时将在内真空与输出窗，输出窗与外空气所对应的两个界面处，发生一系列的反射和透射。由于单片结构只有一个最佳的频率匹配点，导致其频带比较窄。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明公开了一种回旋器件的宽带输出窗，通过采用双窗片结构，从而实现降低输出窗对微波的反射、增加输出窗对微波的传输和增加输出窗的带宽的目的，扩展了频段的适用范围，提高了回旋器件，尤其是回旋行波管针对不同频段微波的传输能力。

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

回旋器件的宽带输出窗，所述输出窗为双窗片结构，在输出窗的窗壁之间设有两个窗片，其中第一窗片连接回旋行波管的收集极，第二窗片连接到输出波导。

通过上述结构，微波在穿过输出窗片时将在输出窗片的两个表面处，发生一系列的反射和透射，微波在单窗片的两个表面之间和在两个窗片之间的面形成若干的反射和透射，通过对窗片厚度和距离的调整，使得在单窗片中的微波发射相消，使微波在不同的频点反射相消，从而实现了增加传输和输出带宽的目的。

为了有效控制折射和反射，本发明的输出窗第一窗片两侧分别为真空环境，第一窗片与第二窗片之间为真空环境，第二窗片两侧分别为真空环境和空气环境。

其中，所述输出窗为圆柱形。

本发明的输出窗，窗片可以由任意合适的材料制成，如氧化铝陶瓷、石英玻璃、氮化硼陶瓷等，考虑到机械性能、热传导性能、介电常数、介质耗损等综合需要，优选所述第一窗片、第二窗片由蓝宝石材料制成，其损耗小，热传导性能高，适合作为高功率毫米波的回旋管输出窗片。

本发明的输出窗，所述窗片的厚度和两个窗片之间的距离，使得微波经过系列反射的波达到相位叠加相消，具体的调节方式为：调节窗片的厚度，使在单窗片中的微波反射相消；调节两个窗片之间的距离，使微波在不同的频点反射相消。

在不同的工作模式下，对应的厚度和间距各不相同。由于TE₀₁模(中心频率34GHz)相对于其它高次模式的模式竞争更易于控制，本发明的输出窗尤其适用于TE01模的工作模式下，此时优选的窗片厚度为1.46mm、窗片间距为1.26mm，在此参数下微博损耗最小，传输带宽最大。其他模式下，如TE02、TE11、TE23、TE41等工作模式下本发明也是可用的。

在本发明中，所公开的宽带输出窗可以广泛用于多种类型的回旋器件，如回旋速调管、回旋行波管等。

本发明的输出窗，由于有效抑制了输出窗对微波的反射，增加了输出窗对微波的传输，并能增加输出窗的带宽。

附图说明

图1a、1b分别为单窗片结构和本发明输出窗的纵向剖面结构图；

图1c为本发明输出窗横向结构剖面图；

图2a、2b为常见单窗片结构的输出窗的反射参数S11、传输参数S21的曲线图；

图3a、3b为本发明的输出窗的反射参数S11、传输参数S21的曲线图。

在所附附图中，1为回旋放大器收集极，2代表输出波导，3为单窗片输出窗的窗片，3-1、3-2为本发明输出窗的第一窗片和第二窗片，4为输出窗的输出窗壁。

具体实施方式

下面申请人结合具体实施例对本发明的输出窗进行说明，在实施例中所限定的参数条件以及环境条件仅为示意，本领域技术人员在本发明的基础上对其进行调整依旧属于本发明的保护范围。

参考附图1b、1c，本发明的宽带输出窗，为双窗片结构，由第一窗片3-1、第二窗片3-2构成，其中第一窗片3-1连接到回旋放大器的收集极1，第二窗片3-2右端连接输出波导2，第一窗片3-1、第二窗片3-2由蓝宝石材料制成，形状为圆柱形。

其中，第一窗片3-1的两侧都是真空，第二窗片3-2两侧分别为真空与空气。