S波段旋转式高功率微波移相器

基于电长度可调的移相原理,将波导窄边缝隙电桥与环形移相段相结合,通过旋转式扼流活塞进行移相,设计了一款新型旋转式高功率微波移相器。该移相器具有结构紧凑、易于驱动、移相范围大、移相精度高及功率容量大的优势。仿真结果表明:在2.7~2.9 GHz的工作频段内,该移相器的移相范围大于360°,插入损耗小于0.2 dB,功率容量大于450 MW,在2.8 GHz处,扭转扼流活塞角度为γ时,输出端相位改变量为3.29γ。本文所设计的紧凑型旋转式移相器能够满足高功率微波系统的发展需要,可为下一步的研制和应用提供参考。

一种新型高功率微波相移器

研究了一种新型高功率微波相移器--同轴插板式相移器,其设计思想为:在同轴波导内插入金属导体板,将同轴波导分为几个扇形截面波导,由于扇形截面波导中传输的TE11模相速度与同轴TEM模的相速度不同,通过改变插入金属板的长度就可以实现相移的调节.设计了中心频率为4 GHz的同轴插板式相移器,并进行了数值模拟验证.结果表明:当相移器同轴波导内半径为2.0 cm,外半径为4.5 cm,相移器总长度为50 cm时,可实现的最大相移量为360°,在3.9～4.1 GHz频率范围内相移器的插入损耗低于0.1 dB.

同轴插板式相移器数值模拟与实验研究

根据同轴插板式相移器的基本工作原理，对该相移器进行了数值模拟与优化设计，并重点研究了其结构工艺和相移控制方式。在此基础上研制了一个中心频率为4．1GHz的相移器模型，并通过矢量网络分析仪进行了实验测量。测量结果表明：在4．0～4．2GHz的频带范围内，该相移器可实现90°的相移量，相移量化精度为1°，相移精度为±10°，相移器插损1．5dB。

一种高功率微波金属片波导移相器设计与特性分析

设计了一种高功率微波矩形波导移相器,在矩形波导中平行于电场放置金属片,沿波导宽边移动金属片,实现波导内的可变相移。通过优化设计波导和金属片的结构尺寸可实现0~360°相移,通过优化设计金属片过渡匹配结构可实现较低的插损。设计波导内为全金属结构,不存在介质材料,采用真空绝缘可以承受较高的功率传输。设计了中心频率为9.4GHz的金属片波导移相器,移相器最大插损小于0.2dB,功率容量设计达到64 MW。实验测试,移相器最大插损小于0.5dB,相频曲线呈线性关系。

X波段高功率微波一维相扫漏波天线阵

研究了一种可一维相扫的X波段高功率微波漏波天线阵,该天线阵由高功率微波功分网络、移相器和漏波平面阵组成。漏波平面阵由8个矩波导漏波线阵组成,增益29.6dB,口面效率70%,设计功率容量0.91GW;功分器网络采用圆波导TM01-双矩波导TE01模式变换和串列式矩波导功分器形式,输出端口间的不平衡度小于1.6dB,设计功率容量1.1GW;移相器采用侧壁簧片弯进改变矩波导宽度,实现0～360°移相,单路功率容量150MW。整阵相扫性能的全波仿真分析结果表明,在主瓣增益下降3dB的情况下,扫描角度可达到±40°。

GW级高功率微波移相器

设计了一种在给定传输距离内相位可调的矩形波导TE10模高功率微波移相器。通过增大矩形波导窄边长度，提高了移相器的功率容量；利用矩形波导宽边长度变化，改变波导相移常数，实现了输出端口180°相移。实验结果表明：该移相器在工作频率9～10 GHz范围内，插入损耗约为0．1dB，输入端口驻波比小于1．2，实现了脉冲宽度16 ns、峰值功率1 GW的HPM移相传输。

复合左右手传输线构成的异向介质及其应用

首先从理论上证明了利用微带结构实现的复合左右手传输线具有异向介质特性,然后利用复合左右手传输线构造了具有宽带特性的异向介质.同时,介绍了近几年来我们在分析、设计和研制由该种异向介质构成的微波无源器件方面的研究成果.研究表明:由于复合左右手传输线的异向介质特性,使得这些新颖的无源器件无论在插损、尺寸以及性能上都优于由传统传输线构成的同类器件的特性.

高功率移相器的电子束封焊技术

研究了高功率移相器盒体与盖板的电子束封焊工艺技术。通过接头的结构设计解决了一次启盖返修问题;通过专用夹具的设计有效地控制了温升,经点温计测量最大温升不大于60℃;采用一条焊缝两次焊接工艺保证了焊缝的熔深要求,改善了焊缝质量,经氦质谱检漏仪测试,气密性优于1.013X10-3Pa.cm3/s的氦漏气率。该移相器已成功地应用于某雷达天馈系统。

高功率双工旋转场移相器

旋转场移相器具有移相精度高(均方根误差可小于1°)和温度稳定性好等特点,通过改进射频传输结构,可大大提高他的功率容量。利用旋转场移相器的互易特性和铁氧体圆极化器的非互易特性,设计出高功率双工旋转场移相器。其双工特性可将收/发信号分开,实现移相器和环行器的双重功能,用于天线的收发通道等场合时,可省去一个高功率环行器,结构紧凑。分析了双工旋转场移相器的工作原理,阐述了高功率应用下的设计方法,推导出了管状铁氧体的相移量计算公式,按此方法设计了实用的器件,并给出了试验数据。

一种高功率铁氧体环行器结构设计

某高功率铁氧体差相式环形器热耗高,在设计中要确定一个合适的结构形式以满足散热要求。根据器件的发热点,参考散热量,再根据工程实际选择了适当的冷却方式。由断面参数,结合流体性质进行散热复核。移相段壳体E面分体式结构设计为其中铁氧体片的焊接安装等操作提供了极大的便利,确保了各种相关技术要求的顺利实现。该器件先后顺利通过了低功率测试、高功率试验和例行试验,在实际使用中表现优良。

基于GaN HEMT工艺的高功率宽带6 bit数字移相器

基于GaN HEMT工艺研制了一款8~12.5 GHz宽带6 bit数字移相器。通过采用优化的宽带拓扑和集总元件,以及在片上集成GaN并行驱动器,提高了移相精度,缩小了芯片的尺寸,减少了控制端数量。测试结果表明,在8~12.5 GHz频带内,全部64个移相状态下,插入损耗小于11 dB,输入回波损耗小于-14 dB,输出回波损耗小于-16 dB,移相均方根误差小于1.8°,幅度变化均方根误差小于0.5 dB。在8 GHz频率下,1 dB压缩点输入功率高达33 dBm。芯片尺寸为5.05 mm×2.00 mm×0.08 mm。

液冷高功率铁氧体移相器的制造工艺

文中介绍了高功率铁氧体移相器的功能需求、组织结构及制造工艺特点,着重论述液冷移相器的制造工艺方案、制造工艺流程和关键工艺技术,通过工艺攻关,突破液冷移相器多项生产制造难题,实现细小管道液冷移相器的深孔加工和液冷流道无堵塞、无渗漏焊接,利用该工艺攻关成果研制的移相器制造成本低、生产效率高,已在某相控阵雷达中小批量装备使用。

铁氧体大功率移相器研究

介绍了大功率背脊波导锁式铁氧体移相器的一般设计方法。首先讨论了器件的铁氧体材料参数的选取和器件结构的设计以及提高器件差相移的方法。然后介绍了器件相位的温度补偿的方法。最后给出了Ｓ

矩形波导TM_(11)-TE_(10)模式转换器的初步设计

设计了一种矩形波导隔断插板式TM11-TE10模式转换器。其结构是在矩形波导横截面窄边的中部,平行于横截面宽边插入一块金属平板,将其等分为上下两个矩形波导,将TM11模式转换为分别位于上下两个矩形波导内相位相反的TE10模式。然后分别在上下两个矩形波导内,平行于窄边等间距地插入一组金属薄板。TE10模式微波经过轴向长度差为合适值的上下两组插板后,相移差变为180°,使原本相位相反的TE10模式转为同向,最后通过阻抗渐变合成单个波导的TE10模式。该模式转换器可与带状电子束高功率微波源共轴,其横向最大尺寸可与带状电子束高功率微波源矩形输出口保持一致,轴向长度较短,结构简单、紧凑。利用有限元算法仿真软件,对该设计方案进行了验证和初步优化设计。初步的设计结果表明:当相对带宽为10%时,TM11至TE10模式的转换效率大于-0.45 dB,可满足带状电子束高功率微波源对输出结构的设计要求。

高功率无移相器自旋转波束扫描天线设计

设计了一种无移相器结构的平板高功率天线,通过辐射层自旋转方式改变口径场相位分布,从而实现空间波束扫描,满足轻质、低剖面集成要求,辐射增益36dB,波束扫描范围-30°至+30°,GW级功率容量,满足Ku波段工作的系统指标与能力要求。对天线进行了实物加工与测试,测试结果说明该天线具有良好的波束扫描特性和较高的口径辐射效率。无需加载移相馈电网络便可改变波束指向,具有伺服简单,结构紧凑,平面化、低剖面、轻质等优点,可广泛应用于机载、车载、舰载等高功率微波系统的表面共形发射。

高功率微波TM_(01)模式移相器

研制了一种新型的TM01模式高功率微波移相器，这种移相器通过两个十字交叉圆极化器结构可以将高功率微波输出相位进行0°～360°的调节。对构成这种移相器的，TE11圆极化器及移相器的电磁特性通过电磁仿真软件CST进行了仿真，仿真结果表明此移相器可以对1．75GHz的TM01模式进行0°-360°调节，并且误差不超过1°，在0°-360°调节范围内的传输效率均大于97％，且功率容量大于4．3GW。

铁电体移相器高功率微波应用研究

为拓展高功率微波阵列天线的波束扫描范围,将铁电体移相器引入到高功率微波领域。分析铁电体移相器的工作原理,并研究其应用于高功率微波领域可能遇到的问题,利用时域有限差分法对高功率微波在铁电体材料中传播的简单模型进行分析,研究了微波功率及偏置电场对输出波形的影响,并进一步分析铁电体移相器应用于高功率微波领域的可行性。结果表明:在不考虑介质损耗的情形下,选择适当的铁电体材料可以在10cm内实现L波段180°相移,同时传输效率达到90%以上。

一种基于波导并联结构的高功率铁氧体移相器

提出了一种多路波导并联结构,用于实现高功率移相器。目前的铁氧体移相器,为实现高功率容量,通常采用双铁氧体磁环结构。仿真分析了各尺寸参数对双环移相器传播模式、相移效率及功率容量的影响,并进行优化设计,使移相器功率容量达到百kW量级。基于双环形式,采用一种多路波导并联结构,使其功率容量达到MW量级。经匹配设计后,移相器在9.25～9.8GHz频率范围内,驻波比小于1.4,饱和差相移在390°左右,可实现X波段MW级高功率360°电控移相。

高功率铁氧体移相器的设计与实验研究

采用双磁环结构,利用加载介质集中微波能量,提升移相器功率容量的方案,进行了移相器结构尺寸、铁氧体材料参数等的综合优化设计,并对研制加工的高功率移相器开展了实验测试。结果表明:X波段移相器峰值功率容量可达60kW,插入损耗约0.5dB,最大移相量可达320°。理论分析了高功率移相器的实验现象,认为:铁氧体在高功率下的非线性效应制约移相器功率容量。当输入功率超过60kW,移相器插入损耗随功率增大迅速增加,理论分析与实验结果相符。

BEPCⅡ直线加速器微波系统

BEPCⅡ直线加速器微波系统要求的技术指标比旧系统有了大幅度的提高,为此老系统的许多部件需要重新研制和改造．本文首先介绍了关键部件的改造研制情况,它包括能量倍增器、加速管、大功率波导阀门、大功率干负载及其中功率和高功率波导衰减／移相器;其次简要介绍了微波系统高功率运行情况．