[发明专利]一种基于多路铁氧体非线性传输线的高功率微波产生系统

说明书

本发明提供了一种基于多路铁氧体非线性传输线的高功率微波产生系统，用于解决现有铁氧体非线性传输线在高压脉冲激励下微波脉冲输出幅度逐渐衰减导致的输出波形质量差的技术问题。本发明包括脉冲功率源、多路功分器、N路铁氧体非线性传输线系统及N个辐射天线系统；铁氧体非线性传输线系统包括微波产生单元和延时控制单元；N个延时控制单元均独立控制；脉冲功率源输出端连接多路功分器输入端，多路功分器输出端连接N个微波产生单元输入端，微波产生单元输出端连接延时控制单元输入端，用于产生延时；N个延时控制单元输出端连接相应的辐射天线系统输入端，N个辐射天线系统输出端用于辐射输出。

技术领域

本发明涉及多路铁氧体非线性传输线，尤其涉及一种基于多路铁氧体非线性传输线的高功率微波产生系统。

背景技术

铁氧体非线性传输线技术研究兴起于20世纪50年代，早期通常用于实现高压电脉冲前沿的陡化。近十几年来，研究人员发现铁氧体非线性传输线也可以用于产生高功率微波，作为一种固态化的高功率微波产生方式，铁氧体非线性传输线获得了广泛关注，是美俄两国竞相发展的一项高功率微波产生技术。

铁氧体非线性传输线通常采用同轴线结构，在同轴线内外导体之间填充铁氧体环，采用的铁氧体材料包括NiZn铁氧体、Li系铁氧体以及YIG等。为了提高传输线的绝缘特性，还会在内外导体之间加入SF₆气体或变压器油等。在同轴线外部，采用螺线管或永磁体产生轴向偏置静磁场。

与传统的高功率微波产生方式相比，铁氧体非线性传输线具有不采用强流电子束，没有真空条件的限制，所需外部磁场低的特点，因此，铁氧体非线性传输线无需真空泵、超导磁体、水冷系统等附属系统，其系统更加紧凑，成本也更低。但铁氧体非线性传输线在高压脉冲激励下，通过铁氧体磁矩的衰减进动产生高功率微波，铁氧体非线性传输线的高功率微波输出幅度逐渐衰减，并通常仅能产生10个以下的射频振荡。铁氧体非线性传输线的高功率微波输出波形质量较差，一定程度上限制了铁氧体非线性传输线系统的应用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的铁氧体非线性传输线在高压脉冲激励下微波脉冲输出幅度逐渐衰减导致的输出波形质量差的技术问题，而提供一种基于多路铁氧体非线性传输线的高功率微波产生系统。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：

一种基于多路铁氧体非线性传输线的高功率微波产生系统，其特殊之处在于，包括脉冲功率源、多路功分器、N路铁氧体非线性传输线系统以及相应的N个辐射天线系统，N≥2；

所述铁氧体非线性传输线系统包括微波产生单元和延时控制单元；

所述N个延时控制单元均独立控制；

所述脉冲功率源的输出端连接多路功分器的输入端，多路功分器的输出端分别连接N个微波产生单元的输入端，用于将脉冲功率源产生的高压脉冲经由多路功分器功分为N路高压脉冲，驱动N路微波产生单元产生高功率微波脉冲；微波产生单元的输出端连接延时控制单元的输入端，用于将产生的高功率微波脉冲通过延时控制单元产生一定量的延迟；N个延时控制单元的输出端连接N个相应的辐射天线系统的输入端，N个辐射天线系统的输出端用于将延迟后的高功率微波脉冲辐射至外部空间。

进一步地，所述多路功分器为同轴线结构，包括依次连接的输入同轴线、阻抗匹配结构以及N路输出同轴线；

所述输入同轴线用于连接脉冲功率源的输出端，N路输出同轴线用于连接N路微波产生单元的输入端。

进一步地，所述微波产生单元包括第一内导体和同轴套设在第一内导体外部的第一外导体；

所述第一内导体和第一外导体之间还套设有第一铁氧体磁环，用于通过第一铁氧体磁环在高压脉冲输入下的磁矩进动特性，产生射频振荡；第一内导体和第一外导体之间其他位置填充有第一绝缘介质，用于高电压绝缘；