一种紧凑型双脊波导窗
阅读说明：本技术 一种紧凑型双脊波导窗 (Compact type double-ridge waveguide window ) 是由 王清源 陈少东 于 2021-08-18 设计创作，主要内容包括：本发明公布了一种紧凑型双脊波导窗的设计方案。通过采用较厚的陶瓷窗片、双脊矩形波导和矩形波导匹配传输线,本发明可以实现紧凑型超宽带高功率真空窗。本发明将主要用于高平均功率的宽带微波系统中,特别是用于超宽带通信系统中。(The invention discloses a design scheme of a compact double-ridge waveguide window. By adopting a thicker ceramic window, the double-ridge rectangular waveguide and the rectangular waveguide matching transmission line, the invention can realize the compact ultra-wideband high-power vacuum window. The invention is mainly used in high average power broadband microwave system, especially in ultra-wideband communication system.)
技术领域
本发明涉及一种微波器件。具体地说，是涉及一种紧凑型超宽带双脊波导窗。
背景技术
波导真空窗是通用微波器件之一。在各种电真空微波源的输入端和输出端，都需要真空窗。该真空窗具有两个功能。第一，能够隔离大气，在电真空微波源中保持高真空。第二，微波可以通过该真空窗几乎没有反射和损耗地通过。传统的波导真空窗主要为盒型真空窗，输入输出传输线为同轴线、矩形波导或双脊波导，窗片形状为圆形或双脊形状。传统的波导真空窗的主要缺点是其相对工作带宽比较窄。已有的双脊波导真空窗采用双脊形状的窗片，加工成本比较高。同时其结构比较复杂，窗片也比较薄，很容易损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种紧凑型双脊波导窗。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种紧凑型双脊波导窗，包括依次连通的一段输入输出传输线，一段过渡传输线，一段介质传输线，另一段过渡传输线，和另一段输入输出传输线。所述输入输出传输线，过渡传输线，和介质传输线都沿其轴线方向连通。
为了拓展所述紧凑型双脊波导窗的工作带宽，所述输入输出传输线为设置有两个金属脊的矩形波导，为双脊矩形波导。
所述紧凑型双脊波导窗的相对工作带宽大于100％；所述紧凑型双脊波导窗的工作频带的底端频率为f1，高端频率为f2，所述相对工作带宽定义为2*
(f2-f1)/(f2+f1)。
为了简化所述紧凑型双脊波导窗的结构，所述介质传输线为填充介质的矩形波导。窗片的形状很简单，为普通矩形。
为了进一步简化所述紧凑型双脊波导窗的结构，所述过渡传输线也为矩形波导。
为了便于加工所述紧凑型双脊波导窗的金属部分并与窗片进行焊接密封，所述过渡传输线的宽度小于所述介质传输线的宽度。
为了进一步方便加工所述紧凑型双脊波导窗，所述过渡传输线的高度小于所述介质传输线的高度。
为了获得较高的强度和较高的功率容量，较佳的选择，所述介质传输线的填充介质为陶瓷，其纯度高于95％，因为这种高纯度陶瓷具有足够的强度和较低的损耗，而且成本比较低。
为了保证所述紧凑型双脊波导窗具有较高的强度，所述介质传输线的厚度大于所述紧凑型双脊波导窗的中心频率对应的自由空间波长的1.5％。
为了尽量缩小所述紧凑型双脊波导窗的长度，其长度设置为小于所述紧凑型双脊波导窗的中心频率对应的自由空间波长的10％。
本发明公布了一种紧凑型双脊波导窗的设计方案，通过采用较厚的矩形陶瓷窗片、双脊矩形波导和矩形波导匹配传输线实现紧凑型超宽带高功率真空窗。本发明将主要用于高平均功率的宽带微波系统中，特别是用于超宽带通信系统中。
附图说明
图1为本发明实施例1的俯视示意图
图2为图1的沿轴线方向示意图
图3为计算得到的实施实例1的反射系数曲线
附图中标号对应名称：1-输入输出传输线，11-金属脊，2-介质传输线，3-过渡传输线。
具体实施方式
实施例1
如图1至3所示。
一种紧凑型双脊波导窗，包括依次连通的一段输入输出传输线1，一段过渡传输线3，一段介质传输线2，另一段过渡传输线3，和另一段输入输出传输线1。所述输入输出传输线1，过渡传输线3，和介质传输线2都沿其轴线方向连通。
所述输入输出传输线1为设置有两个金属脊11的矩形波导，为双脊矩形波导。矩形波导横截面的长边为18.29mm，高度为8.15mm，金属脊的宽度为4.39mm，两个金属脊的顶端之间的间隙为2.57mm。
所述紧凑型双脊波导窗的工作频带的底端频率为6GHz，高端频率为18GHz，所述紧凑型双脊波导窗的相对工作带宽大于100％；
所述介质传输线2为填充介质的矩形波导，其横截面的长边为16.88mm，高度为6.98mm，厚度为0.38mm。介质材料为纯度为95％以上的陶瓷，其介电常数为9.6。
所述过渡传输线3也为矩形波导，其横截面的长边为16.47mm，高度为6.17mm，厚度为0.5mm。
所述过渡传输线3的宽度小于所述介质传输线2的宽度。
所述过渡传输线3的高度小于所述介质传输线2的高度。
所述介质传输线2的厚度大于所述紧凑型双脊波导窗的中心频率对应的自由空间波长的1.5％。
所述紧凑型双脊波导窗的长度小于所述紧凑型双脊波导窗的中心频率对应的自由空间波长的5.6％。
从图3可以看出，本实施实例可以在6～18GHz的超宽带微波频段内实现良好匹配。在整个工作带宽中，本实施实例的反射驻波比均低于1.1。
以上给出了一种本发明的实施例。实际的实现方式远比这里列举的更丰富。所述紧凑型双脊波导窗的金属部分一般采用铣床加工完成。
本发明公布的紧凑型双脊波导窗通过采用较厚的陶瓷窗片、双脊矩形波导和矩形波导匹配传输线实现紧凑型超宽带高功率真空窗。本发明将主要用于高平均功率的宽带微波系统中，特别是用于超宽带通信系统中。
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