提高储能切换法微波脉冲压缩装置能量提取效率的方法

摘要

本发明属微波技术领域，涉及一种提高储能切换法微波脉冲压缩装置能量提取效率的方法，利用输出电感膜片在波导中的不连续性，在波导H-T和输出波导之间通过夹持方式放置输出电感膜片。本发明能量提取效率可提高至99.99％。放置输出电感膜片后，能量提取结构可在微波储能腔电磁场模式和工作频率点下实现阻抗匹配，能量提取效率可达到99.99％。输出电感膜片在储能腔电磁场模式的电场方向尺寸没有变化，功率容量较高，满足脉冲压缩装置的大功率要求。由于输出口在储能阶段位于储能腔的电压波节点，输出电感膜片不会扰动储能腔内电磁场，因此不影响脉冲压缩装置储能腔谐振频率和品质因子。

权利要求

1.一种提高储能切换法微波脉冲压缩装置能量提取效率的方法，其特征在于，在波导H-T(2)和输出波导(5)之间通过夹持方式放置输出电感膜片(6)。

说明书

提高储能切换法微波脉冲压缩装置能量提取效率的方法

技术领域

[0001] 本发明属微波技术领域，涉及一种提高储能切换法微波脉冲压缩装置能量提取效率的方法。

背景技术

[0002] 脉冲压缩装置是一种高功率微波产生装置，能将功率较低而脉宽较宽的微波脉冲压缩成脉宽较窄而峰值功率较高的微波脉冲，实现过程分为储能和能量提取两个阶段，主要技术指标有功率增益、脉宽比、能量效率。

[0003] 为了获得较高的功率增益，在脉冲压缩从储能阶段转入能量提取阶段时，需通过能量提取结构快速提取储能腔内能量。对于储能切换法微波脉冲压缩装置，目前使用的一种典型能量提取结构为波导H-T、触发开关、滑动短路活塞三者级联的两端口器件，如图1所示，图中，1为安装法兰，2为波导H-T，3为触发开关，4为滑动短路活塞，5为输出波导。能量提取的实现方式为利用触发开关的击穿，快速切换能量提取结构阻抗，使储能腔内能量从输出口释放。

[0004] 当脉冲压缩进入能量提取阶段后，脉冲压缩装置的功率增益主要由能量提取结构的能量提取效率决定，能量提取效率越高，功率增益越高。典型能量提取结构由于波导H-T的传输特性，在能量提取过程中始终会存在阻抗失配问题，能量提取效率不能达到100％。

[0005] 为了提高能量提取效率，需在典型能量提取结构中引入阻抗匹配设计，但通过在波导H-T主壁放置销钉、尖劈或有损元件等方式对其进行调配，会相应的降低功率容量、改变储能腔谐振频率或降低品质因子，不适用于脉冲压缩装置。

发明内容

[0006] 本发明要解决的技术问题是能量提取结构阻抗不匹配。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明在保证功率容量和不影响储能腔谐振频率和品质因子的基础上，提出一种提高储能切换法微波脉冲压缩装置能量提取效率的方法，利用输出电感膜片在波导中的不连续性，在波导H-T和输出波导之间通过夹持方式放置输出电感膜片，调配能量提取结构，使其在储能腔电磁场模式和工作频率点下实现阻抗匹配，提高能量提取效率。

[0008] 本发明有益效果：(1)能量提取效率可提高至99.99％。放置输出电感膜片后，能量提取结构可在微波储能腔电磁场模式和工作频率点下实现阻抗匹配，能量提取效率可达到99.99％，如图4所示。

[0009] (2)功率容量高。输出电感膜片在储能腔电磁场模式的电场方向尺寸没有变化，功率容量较高，满足脉冲压缩装置的大功率要求。

[0010] (3)不影响谐振频率和品质因子。由于输出口在储能阶段位于储能腔的电压波节点，输出电感膜片不会扰动储能腔内电磁场，因此不影响脉冲压缩装置储能腔谐振频率和品质因子。

附图说明

[0011] 图1为典型能量提取结构立体视图。

[0012] 图2为输出电感膜片结构示意图。

[0013] 图3为放置输出电感膜片的能量提取结构立体视图。

[0014] 图4为放置输出电感膜片前后的能量提取效率对比。

具体实施方式

[0015] 实施例1

[0016] 一种提高储能切换法微波脉冲压缩装置能量提取效率的方法，如图3所示，输出电感膜片6通过夹持方式放置在波导H-T2和输出波导5之间，输出电感膜片与波导H-T主壁的距离L。输出电感膜片6的放置位置由波导尺寸、微波频率、储能腔电磁场模式决定，与波导H-T主壁的距离将按照传输线阻抗方程改变输出电感膜片的等效阻抗值，使其调配能量提取结构，提高其能量提取效率。

[0017] 输出电感膜片如图2所示，参数为膜片间距d和膜片厚度h。由于在储能腔电磁场模式的电场方向尺寸没有变化，所以功率容量较高。此器件可等效为在传输线中并联电纳，输出电感膜片越厚，间距越小，等效电纳越大。

[0018] 放置输出电感膜片后，能量提取结构可在微波储能腔电磁场模式和工作频率点下实现阻抗匹配，能量提取效率可达到99.99％，如图4所示。输出电感膜片间距d由能量提取结构阻抗失配程度，即驻波比而定，理想情况下输出电感膜片本身的阻抗失配程度应与能量提取结构相同。为了便于加工和调整，建议固定输出电感膜片厚度，则此种情况下，能量提取结构阻抗失配越大，输出电感膜片间距越小；相反，能量提取结构阻抗失配越小，输出电感膜片间距越大。也可根据需要使用间距大于宽边尺寸的电感膜片，实施方式类似，不同之处在于：能量提取结构阻抗失配越大，输出电感膜片间距越大；能量提取结构阻抗失配越小，输出电感膜片间距越小。

[0019] 输出电感膜片与波导H-T主壁的距离L由能量提取结构对储能腔电磁场模式所引起的相位变化决定。输出电感膜片调配效果会随着与波导H-T的距离以半个导波波长为周期进行变化，一般情况下建议将位置精度控制在1/20导波波长内，当能量提取结构阻抗失配变大时，输出电感膜片的放置位置精度需相应提高。