[发明专利]基于矩形波导窄边缝隙电桥的旋转调节式移相器

说明书

本发明公开了一种基于矩形波导窄边缝隙电桥的旋转调节式移相器，目的是解决现有移相器相位调节速度受限，输出相位存在增大和恢复两个过程的问题。本发明由矩形波导窄边缝隙电桥、两个相位调节臂构成；相位调节臂由线转圆极化器和旋转关节构成；矩形波导窄边缝隙电桥由四个端口，四路微波传输通道和中央耦合区构成；每个线转圆极化器由注入端口，圆波导，两个波导脊和末端端口组成；旋转关节由圆柱形底板和窄金属板构成，旋转关节可绕对称轴旋转，两个旋转关节初始状态存在角度差。绕同一个方向同步旋转两个旋转关节，本发明能实现单调线性相位调节，能应用于目标快速跟踪系统，且旋转调节相位的方式相比滑动调节相位的方式，相位调节速度更快。

技术领域

本发明涉及微波器件领域，尤其是一种具有连续线性相位调节能力的基于矩形波导窄边缝隙电桥的旋转调节式移相器。

背景技术

高功率微波(High-Power-Microwave，缩写为HPM)一般是指频率在300MHz到300GHz、峰值功率大于100MW或平均功率大于1MW的强电磁辐射。高功率微波的应用多种多样，主要包括：高功率脉冲雷达，应用于宽频带下精确分辨目标；高能粒子射频加速器，应用于高能物理、核物理研究；基于电子回旋共振机制对受控热核等离子体进行加热及高功率微波武器等领域。

微波移相器是微波、毫米波技术领域中一种常见的器件，在雷达系统、通信系统、电子对抗系统等各个领域具有广泛的应用，微波移相器的优劣会对这些系统性能产生重要影响。常规波导式移相器，如压缩波导式移相器，加载介质旋转式移相器等，由于功率容量低的问题，难以在高功率微波领域应用。矩形波导窄边缝隙电桥移相器和矩形波导窄边可调式移相器采用全金属结构，满足功率容量的要求；但是这两种移相器采用推拉扼流塞或者金属板的方式来调节相位，这种滑动式机械调节相位方式的调节速度慢，难以在一些快速跟踪系统中获得应用；这种推拉扼流塞或者金属板移相器的相位调节如图1(a)所示，纵坐标表示移相器的相位输出，横坐标表示相位调节周期，在前半个周期内，推拉矩形波导窄边或者扼流活塞从初始位置到最大偏移，输出相位的变化为从0度到360度，在后半个周期，调整矩形波导窄边尺寸或者扼流活塞从最大偏移位置恢复到初始位置时，相位从360度恢复到0度，在有限的尺寸空间内，不能形成单调的线性相位调节。即在同一个周期内，移相器的输出相位有一个增大和下降的过程，理想的状态是如图1(b)所示，当相位调节达到360度时，移相器的工作状态与相位为0度时的工作状态一致，这样就避免了相位下降的调节过程，在移相器的结构变化一个周期内，实际实现了两个周期的相位调节，有利于应用到快速跟踪系统中。

因此，在满足功率容量的要求下，如何提供具有更快相位调节速度，并可以实现如图1(b)所示的相位调节过程，一直是本领域研究的热点问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是解决现有的滑动式机械调节移相器相位调节速度受限，输出相位存在增大和恢复两个过程的问题，提供一种通过机械旋转圆形关节来实现单调相位调节的基于矩形波导窄边缝隙电桥的旋转调节式移相器。

本发明的技术方案是：

本发明由矩形波导窄边缝隙电桥、第一相位调节臂和第二相位调节臂构成。第一相位调节臂与矩形波导窄边缝隙电桥的第三端口相连，第二相位调节臂与矩形波导窄边缝隙电桥的第四端口相连。第一相位调节臂由第一线转圆极化器和第一旋转关节构成；第二相位调节臂由第二线转圆极化器和第二旋转关节构成。第一线转圆极化器和第二线转圆极化器结构完全相同；第一旋转关节和第二旋转关节结构完全相同。微波由矩形波导窄边缝隙电桥第一端口注入，由矩形波导窄边缝隙电桥的第二端口输出。

矩形波导窄边缝隙电桥是由金属材料制成的空腔，金属壁厚为T(T1.5mm)。矩形波导窄边缝隙电桥的第一端口、第二端口、第三端口、第四端口均为矩形波导，四个端口的矩形波导的内腔的宽边长度均为a，窄边长度均为b，矩形波导窄边缝隙电桥的腔金属壁厚为T(T1.5mm)。