[发明专利]一种双频双模回旋行波管输入耦合器

说明书

该发明公开了一种双频双模输入耦合器，涉及微波、毫米波器件技术领域，具体来说是回旋行波管输入耦合器。本发明采取以下的技术措施实现：该双波段(Ku/Ka波段)双工作模式(TE11/TE01模式)输入耦合器的结构主要三部分：工作在Ku波段的TE11模输入耦合器、工作在Ka波段的TE01模输入耦合器，以及具有选模特性的级联反射腔结构，从而实现发明目的。相比于传统的输入耦合器，本发明的输入耦合器既可以工作在Ku又可以工作在Ka波段；采用具有级联反射腔结构，实现了TE01模的全反射保证TE10模式单方向的由输出圆波导输出；采用翼片加载衰减材料，达到衰减TE01模的竞争模式。

技术领域

本发明涉及微波、毫米波器件技术领域，具体来说是回旋行波管输入耦合器。

背景技术

回旋行波管是一种大功率、宽频带的微波毫米波放大器，具有高功率、宽频带的特点，在毫米波成像雷达，毫米波通信系统以及电子战等领域有着十分重要的应用前景，因此在国际上备受重视。现代一些先进雷达以及电子对抗机能够有效的工作于很宽的频段，甚至于可以跨频段工作，所以往往需要由数支回旋行波管作为微波源，这样就不利于减小整个系统的尺寸，并且增加整个设备的成本。所以能同时工作于多个频段的回旋行波管具有非常重要的应用价值也是回旋行波管主要发展方向之一。回旋行波管采用快波横向换能的工作方式，利用输入信号对回旋电子注进行速度调制，由于相对论质量效应使其逐渐形成角向群聚，在注-波互作用中交出能量，产生高功率毫米波输出。输入耦合器是回旋行波管的核心部件之一，是完成输入信号模式变换并对回旋电子注进行能量或速度调制的高频器件。

双频双模回旋行波管的设计不仅满足当代先进雷达、电子干扰机等多频带或者宽频带工作的要求。同时，对于回旋行波管用户单位来说，用一支器件就能满足两个频段的设计要求，无疑可以为用户单位节约大量的金钱投入，节约研发成本。输入耦合器是回旋行波管的核心部件之一，因此研究在同一互作用电路情况下能同时工作于多频带的回旋行波管输入耦合器具有重要意义和价值。

发明内容

为了解决回旋行波管输入耦合器只能单频段工作的问题，本发明提出一种新型的回旋行波管双频段(Ku/Ka)双模(TE11/TE01)输入耦合器。

本发明采取以下的技术措施实现：该双波段(Ku/Ka波段)双工作模式(TE11/TE01模式)输入耦合器的结构主要三部分：工作在Ku波段的TE11模输入耦合器、工作在Ka波段的TE01模输入耦合器，以及具有选模特性的级联反射腔结构，从而实现发明目的。因而本发明的技术方案为：一种双频双模输入耦合器，该耦合器包括：第一输入矩形波导1、第一输出圆波导4、同轴谐振圆波导2、三级级联圆形反射波导8、第二输出圆波导、第二输入矩形波导、截止圆波导；所述输入第一矩形波导设置于同轴谐振圆波导的外侧壁，同轴谐振圆波导嵌套于第一输出圆波导的外部，且第一输出圆波导位于同轴谐振圆波导腔体内的外壁上开设有矩形耦合缝隙，所述第二矩形波导设置于第二输出圆波导的外侧壁；所述三级级联圆形反射波导包括间隔设置的第一级圆形反射波导、第一连接圆波导、第二级圆形反射波导、第二连接圆波导、第三级圆形反射波导，第一级到第三级圆形反射波导的腔体内均匀设置有具有衰减特性的翼片10且各内腔半径长度均相同，第一、第二连接圆波导结构完全相同；所述同轴谐振圆波导2、三级级联圆形反射波导、第二输出圆波导、截止圆波导依次级联且共轴线；所述输出圆波导的腔体与三级级联圆形反射波导的各级腔体完全连通，所述第一输入矩形波导与第二输入矩形波导相互垂直。

进一步的，所述第一级、第三级圆形反射波导的腔体内均匀设置有8片翼片将各圆形腔体均匀划分为8个扇形区域；第二级圆形反射波导的腔体内均匀设置有16片翼片将各圆形腔体均匀划分为16个扇形区域。

进一步的，所述输出圆波导位于同轴谐振圆波导腔体内的外壁上均匀开设有5条矩形耦合缝隙，其中一条耦合缝隙开设于输入矩形波导的下方。

进一步的，所述截止圆波导7半径为第二输出圆波导半径的0.7～0.8倍。

本发明的有益效果在于：