一種交叉耦合磁飽和非線性傳輸線結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及高功率微波技術領域，尤其是涉及一種交叉耦合磁飽和非線性傳輸線結構。
【背景技術】
[0002]非線性傳輸線(NLTL)是目前高功率微波(HPM)輻射裝置產生電磁脈沖的有效途徑之一。它利用磁飽和NLTL的非線性和強色散特性，可直接將饋入的高壓長脈沖轉換為射頻脈沖輸出，與傳統的HPM裝置相比優勢在于它無需驅動電子束、約束磁場系統和真空系統，同時還能通過設置電感磁芯的初始狀態調節輸出電磁脈沖的中心頻率和相位，從而可以實現空間功率合成、波束掃描和頻率動態調整。非線性傳輸線有兩種技術路線，一種是基于非線性電容，另一種是基于非線性電感。由于基于非線性電感的NLTL，具有體積緊湊、能量效率高、和能夠電調頻、電調相等特點。交叉耦合電容的作用是增強NLTL電路的色散作用，可以實現快起振。
[0003]名稱為“HPM systems based on NLTL technologies” 的文章(IET Conferenceon High Power RF Technologies, 2009: 548)公開了一種交叉親合磁飽和非線性傳輸線原理性框圖，如圖1所示。但具體的結構卻未見報道，也未見有相似結構公開。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是通過一種合理的結構設計，實現具有高功率容量的交叉耦合磁飽和NLTL，實現利用NLTL產生高功率射頻脈沖輸出。
[0005]為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0006]一種交叉耦合磁飽和非線性傳輸線結構，包括同軸矩形外筒、外筒蓋和同軸內芯，
[0007]所述矩形外筒與外筒蓋通過螺釘固定連接為一體且矩形外筒內為密封空間，所述同軸內芯設置在矩形外筒內，且在矩形外筒內填充有變壓器油，變壓器油的高壓擊穿電壓不小于40kV，
[0008]所述同軸內芯包括若干個金屬塊內芯、陶瓷介質塊和導體桿，金屬塊對稱均勾分布在同軸線的上側和下側，同軸線上側與下側的金屬塊在同軸垂直線上錯位設置，
[0009]從同軸內芯的輸入到輸出，導體桿依次連接在同軸線上側與下側的金屬塊之間，同軸線上側或下側的金屬塊與金屬塊之間設置有陶瓷介質塊，
[0010]所述導體桿外表套有絕緣有機玻璃管，玻璃管的外表面套有鐵氧體磁芯，
[0011]所述金屬塊內芯與同軸矩形外筒的內壁不接觸。
[0012]在上述技術方案中，所述外筒蓋上設置有氣孔，氣孔貫穿外筒蓋，氣孔上設置有孔塞。
[0013]在上述技術方案中，通過氣孔向密封好的同軸矩形外筒內注入I至2個大氣壓力的SF6氣體。
[0014]在上述技術方案中，所述導體桿、玻璃管、鐵氧體磁芯均為圓柱形，且三者連接。
[0015]在上述技術方案中，所述陶瓷介質塊對立的兩側面上設置有凹槽，金屬塊內芯的一端插入一個陶瓷介質的一個凹槽內。
[0016]在上述技術方案中，所述金屬塊內芯和圓柱導體桿的最大尺寸小于P波段和L波段波長的十分之一。
[0017]本實用新型的工作原理是:當輸入的高功率脈沖通過時，在NLTL中產生兩個并行過程，首先是非線性過程:高壓脈沖電流穿過NLTL單元環型鐵氧體磁芯，鐵氧體磁芯迅速由非飽和狀態磁化為飽和狀態(飽和電感L)，使饋入脈沖的前沿產生突變的沖擊波前；第二個過程色散過程:由矩形同軸結構內芯金屬塊、陶瓷介質和矩形同軸結構外壁構成的電容C和由環形鐵氧體磁芯構的飽和電感以及由兩相鄰矩形同軸結構內芯金屬塊以及中間的陶瓷介質構成的交叉耦合電容C’共同構成的具有交叉耦合電容的人工傳輸線電路(交叉耦合電容的作用是增加色散作用)，具有獨特色散關系，形成的沖擊波前在這一人工線中傳輸時，激勵出的振蕩電磁脈沖群速Vg低于階躍前沿傳播速度Vs，能量逐漸以振蕩電磁波形式往脈沖后沿蔓延，在沿NLTL傳輸過程中調制出高頻電磁脈沖。為了實現高功率容量，整個NLTL同軸結構內充變壓器油實驗高功率容量。
[0018]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是:利用本實用新型可以構建出具有高功率容量的交叉耦合磁飽和非線性傳輸線具體結構，實現高功率射頻脈沖的產生，解決利用非線性傳輸線產生高功率微波的技術難題。
【附圖說明】
[0019]本實用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0020]圖1是交叉耦合磁飽和NLTL原理框圖；
[0021]圖2是本實用新型的結構剖面示意圖；
[0022]圖3是圖2的A-A’視圖；
[0023]圖4是NLTL結構節點電容C結構示意圖；
[0024]圖5是NLTL結構節點間交叉耦合電容C’結構示意圖；
[0025]圖6是NLTL結構節點電感結構示意圖；
[0026]圖7是高功率交充叉耦合磁飽和NLTL設計實例示意圖；
[0027]圖8是NLTL饋入脈沖；
[0028]圖9是NLTL產生的射頻脈沖；
[0029]圖10是NLTL產生的射頻脈沖頻譜；
[0030]其中:1是矩形同軸結構外筒；2是金屬塊內芯；3是陶瓷介質塊；4是圓柱導體桿；5是絕緣有機玻璃管；6是環形鐵氧體磁芯；7是變壓器油。
【具體實施方式】
[0031]如圖1 所不，該圖為名稱為“HPM systems based on NLTL technologies”的文章(IET Conference on High Power RF Technologies, 2009: 548)公開的一種交叉親合磁飽和非線性傳輸線原理性框圖，從該文公開以來一直未見相對應的結構或設備公開。
[0032]本實用新型是在上述公開的文章基礎上通過矩形同軸線結構設計，構建出交叉耦合磁飽和非線性傳輸線所要求的電容、電感和交叉耦合電容，實現交叉耦合磁飽和非線性傳輸線電路。
[0033]本實用新型的結構如圖2、圖3所示，主要由下述幾個部分組成:矩形同軸結構外筒、金屬塊內芯、陶瓷介質塊、圓柱導體桿、絕緣有機玻璃管、環形鐵氧體磁芯、絕緣變壓器油介質。本實用新型的交叉耦合磁飽非線性傳輸線可以工作在P和L波段。高功率脈沖信號從NLTL—端饋入后，脈沖在經過非線性和色散作用，最終實現高功率射頻脈沖的產生。
[0034]具體實施采用以下設計:
[0035]I )高功率容量設計
[0036]為提高功率容量在滿足電路性能指標的前提下，應通過數值模擬找出最大場強結構位置，通過尖角倒圓等措施降低電場強度。在陶瓷介質材料選取時，應選用無雜質和孔縫