专利名称：大功率宽频带毫米波回旋管用面冷却蓝宝石输出窗的制作方法
技术领域：
本发明涉及电真空器件技术领域，是一种大平均功率、宽频带毫米波 回旋管用输出窗。
背景技术：
大功率、宽频带毫米波回旋管是电子对抗、精密制导和高分辨率成像 雷达的核心部件。输出窗是回旋管的关键部件之一，它是毫米波功率的输 出窗口，在一定程度上决定了器件的工作频带和功率容量。目前采用的氧 化铝瓷窗、氧化铍瓷窗、蓝宝石单片窗、蓝宝石双片窗、石英三片窗等存 在损耗大、功率容量低、有毒、带宽窄等缺点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种大功率宽频带毫米
波回旋管用面冷却蓝宝石输出窗，适用于产生大于2KW平均功率、大于 1.5GHz带宽的毫米波回旋管用的输出窗，它有利于提高功率容量，增加工 作频带宽度。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是
一种大功率宽频带毫米波回旋管用面冷却蓝宝石输出窗，包括毫米波过模圆波导、介质块；其有三块完整圆片状介质块，其直径与过模圆波导
内径相等；三块介质块相互之间有一间距的气密焊接在毫米波过模圆波导 内，位于功率传输的垂直方向，中心介质块两侧对称放置的两个介质块厚 度相同；
采用面冷却方式在两侧介质块的内侧、位于圆波导侧壁的两个半圆 周上布设有两组多数个金属孔，冷却介质由一组金属孔流入圆波导内，由 另一组金属孔流出圆波导，实现对介质块的面冷却。
所述的输出窗，其所述气密焊接，是先将介质块外圆周面进行金属化， 再实施气密焊接。
所述的输出窗，其所述三块介质块的厚度为匹配频率下波长的二分之 一的1倍或2倍。
所述的输出窗，其所述中心介质块的厚度为匹配频率下波长的二分之 一的1倍或2倍，两侧介质块的厚度为匹配频率下波长的二分之一。 所述的输出窗，其所述冷却介质为空气或碳氟化合物FC-75。 所述的输出窗，其所述介质块的直径尺寸或大于圆波导的内直径。 所述的输出窗，其所述介质块为蓝宝石。
本发明与现有技术相比，采用面冷却，有利于提高传输功率容量；匹 配性能好，可工作于宽频带。此外还具有损耗小、气密性好和不易击穿等 优点。它适用于大平均功率、宽频带工作的毫米波回旋管。
图1为本发明大功率宽频带毫米波回旋管用面冷却蓝宝石输出窗的第
5一种结构示意图，其中，图1 (a)为结构的纵向剖面示意图，图1 (b)
为结构的横截面示意图2为本发明大功率宽频带毫米波回旋管用面冷却蓝宝石输出窗的第
二种结构示意图，其中，图2 (a)为结构的纵向剖面示意图，图2 (b)
为结构的横截面示意图3为实例1的电压驻波比HFSS仿真结果曲线图； 图4为实例2的电压驻波比HFSS仿真结果曲线图。
具体实施例方式
见图1 (a)、图1 (b)、图2 (a)、图2 (b)所示，为本发明的大功 率宽频带毫米波回旋管用面冷却蓝宝石输出窗。它由圆波导和三个介质块 组成，介质块气密焊接在圆波导中，位于功率传输的垂直方向，中心介质 块两侧对称放置两个介质块，以补偿中间介质块引起的反射，拓宽工作频 带。中心介质块的厚度为匹配频率下波长的二分之一的1倍或2倍，两侧 的介质块为匹配频率下波长的二分之一，介质块采用蓝宝石制成。蓝宝石 介质块采用面冷却方式。它具有损耗小、带宽宽、冷却强度高、气密性好 和不易击穿等优点，适用于产生大于2KW平均功率、大于1.5GHz带宽的 毫米波回旋管。
毫米波过模圆波导的直径为D。介质块采用蓝宝石，介质块的厚度L0 等于中心工作波长的一半的1倍或2倍，介质块的直径尺寸等于或稍大于 圆波导的内直径D。两侧介质块与中心介质块的距离L根据优化仿真设计 计算确定。由于介质块反射的归一化电纳随频率而变化，故可采用优化设计方法得出满足工作频带要求的最佳尺寸，确定介质块厚度及其它们之间 的间距L。
采用面冷却方式，冷却介质为空气或者是碳氟化合物F075。冷却介 质通过直径为d的多个金属孔导入导出D金属孔的直径尺寸d对于工作频 率来说处于截止状态。按照电真空器件的工艺加工、清洗，先将蓝宝石介 质块按照中国专利03147557.4进行金属化，再实施焊接，即可制成回旋 管用输出窗。
实施例1: L0=L1=1. 38mm， L=l. 58ram， D二36mm，采用空气冷却，在频 率为34. 22-35. 76GHz内驻波比小于1. 1的带宽为1. 54GHz，如图3所示， 为实施例1的电压驻波比HFSS仿真结果。
实施例2: L0二2.72,， Ll二1.36跳L=2.7mm， D二36腿，Dl二38腿，采 用空气冷却，在频率为33. 50-36. 13GHz内驻波比小于1.1的带宽为 2. 63GHz，如图4所示，为实施例2的电压驻波比HFSS仿真结果。
权利要求
1、一种大功率宽频带毫米波回旋管用面冷却蓝宝石输出窗，包括毫米波过模圆波导、介质块；其特征在于，有三块完整圆片状介质块，其直径与过模圆波导内径相等；三块介质块相互之间有一间距的气密焊接在毫米波过模圆波导内，位于功率传输的垂直方向，中心介质块两侧对称放置的两个介质块厚度相同；采用面冷却方式在两侧介质块的内侧、位于圆波导侧壁的相对两个半圆周上布设有两组多数个金属孔，冷却介质由一组金属孔流入圆波导内，由另一组金属孔流出圆波导，实现对介质块的面冷却。
2、 根据权利要求1所述的输出窗，其特征在于，所述气密焊接，是先将 介质块外圆周面进行金属化，再实施气密焊接。
3、 根据权利要求1所述的输出窗，其特征在于，所述三块介质块的厚度 为匹配频率下波长的二分之一的1倍或2倍。
4、 根据权利要求1所述的输出窗，其特征在于，所述中心介质块的厚度 为匹配频率下波长的二分之一的1倍或2倍，两侧介质块的厚度为匹配 频率下波长的二分之一。
5、 根据权利要求1所述的输出窗，其特征在于，所述冷却介质为空气或 碳氟化合物FC-75。
6、 根据权利要求l、 2、 3和4所述的输出窗，其特征在于，所述介质块 的直径尺寸或大于圆波导的内直径。
7、 根据权利要求l、 2、 3和4所述的输出窗，其特征在于，所述介质块为蓝宝石。
全文摘要
本发明一种大功率宽频带毫米波回旋管用面冷却蓝宝石输出窗，涉及电真空器件技术，包括毫米波过模圆波导、介质块；其有三块介质块气密焊接在毫米波过模圆波导内，位于功率传输的垂直方向，中心介质块两侧对称放置两个相同厚度的介质块；采用面冷却方式在两侧介质块的内侧、位于圆波导侧壁的两个半圆周上布设有两组多数个金属孔，冷却介质由一组金属孔流入圆波导内，由另一组金属孔流出圆波导，实现对介质块的面冷却。本发明具有损耗小、带宽宽、冷却强度高、气密性好和不易击穿等优点，适用于产生大于2KW平均功率、大于1.5GHz带宽的毫米波回旋管。
文档编号H01J23/00GK101609775SQ200810115158
公开日2009年12月23日 申请日期2008年6月18日 优先权日2008年6月18日
发明者刘濮鲲, 杜朝海, 薛谦忠, 袁广江 申请人:中国科学院电子学研究所