一种大功率微波功率检波器制造技术

本发明专利技术公开了一种大功率微波功率检波器，包括波导、输入匹配电路、检波二极管、输出滤波电路，以及直流电源；所述输入匹配电路为三螺杆组件，所述输出滤波电路为同轴低通滤波器，所述检波二极管为真空二极管，所述三螺杆组件和同轴低通滤波器固定在波导腔体上，所述同轴低通滤波器的一端通过真空二极管与波导腔体相连，另外一端与标准N形接头相连，所述直流电源与真空二极管的灯丝相连；所述真空二极管的灯丝被预热后，微波信号经三螺杆组件传送给真空二极管，在真空二极管的阴极和阳极之间产生交变电场，从而形成电流，该电流有同轴低通滤波器滤波后，经示波器取样电阻形成电流通路，由此获得被测微波信号的功率大小。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率微波功率检波器
本专利技术涉及高功率微波
，具体涉及一种大功率微波功率检波器，适用于强电磁环境条件下高功率微波峰值功率测量。
技术介绍
随着高功率微波技术在高能粒子加速器、等离子加热、高功率雷达等领域的应用，人们对高功率微波的测量技术提出了越来越高的要求。然而，高功率微波通常具有峰值功率高、脉宽较短、单脉冲或者脉冲串、其测量环境存在强电磁干扰甚至射线干扰等特点，给功率的准确测量造成困难。一种广泛应用的高功率微波测量手段是将高功率首先衰减到中功率或低功率进行直接测量。这种高功率微波测量装置通常由微波定向耦合器(例如波导型定向耦合器)或衰减器和微波功率检波器组成。检波器输出电平将直接反映输入微波功率大小的变化，参照检波器输出电平与输入信号功率曲线，即可获得被测微波信号的功率。然而，传统微波功率检波器受其核心部件晶体二极管功率容量的限制，输入功率一般要求小于1W，需要接入大量衰减使得测量系统复杂，并且测量误差也将增大。传统微波功率检波器还受到晶体二极管灵敏度限制，检波输出信号较弱，在强电磁辐射和射线环境下易受干扰，造成测量困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大功率微波功率检波器，结构简单，测量误差小且不受强电磁辐射和强射线干扰。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案:一种大功率微波功率检波器，包括波导、输入匹配电路、检波二极管、输出滤波电路，以及直流电源；所述输入匹配电路为三螺杆组件，所述输出滤波电路为同轴低通滤波器，所述检波二极管为真空二极管，所述三螺杆组件和同轴低通滤波器固定在波导腔体上，所述同轴低通滤波器的一端通过真空二极管与波导腔体相连，另外一端与标准N形接头相连，所述直流电源与真空二极管的灯丝相连；所述真空二极管的灯丝被预热后，微波信号经三螺杆组件传送给真空二极管，在真空二极管的阴极和阳极之间产生交变电场，从而形成电流，该电流有同轴低通滤波器滤波后，经示波器取样电阻形成电流通路，由此获得被测微波信号的功率大小。所述真空二极管置于波导宽边的中心位置。所述同轴低通滤波器包括滤波器内导体、滤波器外导体，以及第一和第二爪形套管，所述真空二极管插入至波导腔体的安装孔内，所述第一爪形套管的一端与真空二极管相连，另一端与滤波器内导体相连；所述第二爪型套管的一端和滤波器内导体连接，其另一端与标准N型接头的内芯相连。所述真空二极管和第一爪形套管以及滤波器内导体密封在聚四氟乙烯套管内，滤波器外导体套设在聚四氟乙烯套管外部。所述聚四氟乙烯套管沿滤波器内导体和真空二极管穿入，其一端将真空二极管自带的垫片压在波导腔体上。所述波导腔体设置有滤波器安装凸台，所述滤波器外导体通过螺钉固定在滤波器安装凸台上。所述标准N型接头安装在在滤波器外导体上，并用销钉固定。与现有技术相比，本专利技术大功率微波功率检波器至少具有以下有益效果:传统微波功率检波器输出信号幅度约几十毫伏量级，本专利技术所述的大功率微波功率检波器基于真空二极管，可以承受较高的输入功率并产生约几十伏的输出信号，较传统微波功率检波器提高约30dB，同一外部干扰环境中其信噪比同样提高约30dB，显著增强了本专利技术的抗强电磁辐射干扰能力；传统微波功率检波器采用晶体二极管作为检波管，是一种半导体器件受强射线照射易损坏。本专利技术的检波管是真空二极管，是一种电真空器件不受强射线影响；本专利技术在波导腔体上设置有三螺杆组件，调整螺杆组件伸入波导腔体的长度即可对检波器的灵敏度进行调整，因此本专利技术具有承受功率高、输出信号幅度大、抗强电磁辐射和强射线干扰能力强、灵敏度可调的特点。【附图说明】图1是本专利技术大功率微波功率检波器组成示意图。图2是本专利技术大功率微波功率检波器工作原理示意图。图3是本专利技术检波器输入功率和输出电压标定曲线。图4是本专利技术检波器机械结构侧视图。图5是本专利技术检波器机械结构正视图。【具体实施方式】为了提高微波功率检波器的输入功率容量和输出电压，本专利技术给出了一种基于真空二极管的大功率微波功率检波器，包括波导100(本专利技术选择BJ-100波导)、输入匹配电路200、检波二极管300、输出滤波电路400、直流电源等，如图1所示，所述的检波二极管300采用真空二极管，置于波导宽边的中心；所述输入匹配电路200采用传三调谐螺杆组件，置于检波二极管300前方，通过改变螺杆插入波导深度实现输入阻抗的匹配。所述输出滤波电路400采用同轴低通滤波器，便于与真空二极管连接。所述直流电源与真空二极管灯丝相连，用于灯丝加热。所述大功率微波功率检波器的工作原理如图2所示。真空二极管的阴极在被灯丝加热后处于待发射状态。微波脉冲信号在波导中传播时，建立交变电场E(t)。该电场作用在阴极和阳极上，在正向电场的作用下，阴极将有电子束发射，从而在输出回路中将产生电流I(t)，该电流正比于电场E(t)的值；电流经过低通滤波电路后，利用数字示波器准确测量其幅值与波形，从而实现微波功率的检波。对检波器的灵敏度进行准确标定，便可以实现微波脉冲峰值功率的准确测量。所述检波器灵敏度标定是测量其输入微波功率和输出电压的对应曲线，一般标定方法是大功率微波源接定向耦合器，然后接大功率微波功率检波器，最后接负载；功率计接定向耦合器的正向耦合端，示波器接大功率微波功率检波器的输出端，逐步增加微波源的输出功率，分别记录对应的功率计和示波器测量值，绘制成输入微波功率和输出电压的对应曲线，典型的实验标定结果见图3。[0021 ] 请参阅图4和图5所示，所述输出滤波电路为同轴低通滤波器，包括滤波器内导体12、聚四氟乙烯套管10、滤波器外导体11，以及第一和第二爪形套管9、13。焊装有垫片6的真空二极管5插入至波导腔体的安装孔内，所述第一爪形套管9的一端与真空二极管5相连，另一端与滤波器内导体12相连；所述真空二极管5和第一爪形套管9以及滤波器内导体密封在聚四氟乙烯套管10内，滤波器外导体套设在聚四氟乙烯套管10外部。波导腔体7的两端焊装有前法兰盘1和后法兰盘17 ;所述波导腔体上端面和下端面分别焊装有滤波器安装凸台8和调谐螺杆组件2?4 ;所述聚四氟乙烯套管10沿滤波器内导体12和真空二极管5穿入，其一端将垫片6压在波导腔体7上。滤波器外导体11通过螺钉固定在滤波器安装凸台8上，第二爪型套管13的一端和滤波器内导体12连接，其另一端与标准N型接头14的内芯相连。标准N型接头14安装在在滤波器外导体11上，并用销钉16和销钉15固定。请继续参阅图4和图5所示，真空二极管的灯丝和直流电源连接，灯丝预热；微波源产生的微波信号经输入匹配电路(调谐螺杆)传送给真空二极管，在其阴极和阳极间产生交变电场，在正向电场作用下，受灯丝加热的阴极表面产生电子飞向阳极形成电流。真空二极管具有远高于普通晶体二极管的阳极电压和电流，可以承受较高的输入功率并产生较强的电流。该电流由低通滤波器滤波后，经示波器取样电阻形成电流通路，其电流大小与输入微波功率成正比，即可参照检波器输入功率和输出电压标定曲线获得被测微波信号功率大小。本专利技术安装使用时:大功率微波功率检波器通过其波导法兰盘连接到微波源或天线的输出端；通过另一侧的波导法兰盘和微波匹配负载连接；通过同轴电缆将检波器的N型接头和示波器的输入端口连接。根据三个调谐螺杆组件输入匹配电路的调谐特性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率微波功率检波器，其特征在于：包括波导、输入匹配电路、检波二极管、输出滤波电路，以及直流电源；所述输入匹配电路为三螺杆组件，所述输出滤波电路为同轴低通滤波器，所述检波二极管为真空二极管，所述三螺杆组件和同轴低通滤波器固定在波导腔体上，所述同轴低通滤波器的一端通过真空二极管与波导腔体相连，另外一端与标准N形接头相连，所述直流电源与真空二极管的灯丝相连；所述真空二极管的灯丝被预热后，微波信号经三螺杆组件传送给真空二极管，在真空二极管的阴极和阳极之间产生交变电场，从而形成电流，该电流有同轴低通滤波器滤波后，经示波器取样电阻形成电流通路，由此获得被测微波信号的功率大小。

【技术特征摘要】
1.一种大功率微波功率检波器，其特征在于:包括波导、输入匹配电路、检波二极管、输出滤波电路，以及直流电源；所述输入匹配电路为三螺杆组件，所述输出滤波电路为同轴低通滤波器，所述检波二极管为真空二极管，所述三螺杆组件和同轴低通滤波器固定在波导腔体上，所述同轴低通滤波器的一端通过真空二极管与波导腔体相连，另外一端与标准N形接头相连，所述直流电源与真空二极管的灯丝相连；所述真空二极管的灯丝被预热后，微波信号经三螺杆组件传送给真空二极管，在真空二极管的阴极和阳极之间产生交变电场，从而形成电流，该电流有同轴低通滤波器滤波后，经示波器取样电阻形成电流通路，由此获得被测微波信号的功率大小。2.根据权利要求1所述的一种大功率微波功率检波器，其特征在于:所述真空二极管置于波导宽边的中心位置。3.根据权利要求1所述的一种大功率微波功率检波器，其特征在于:所述同轴低通滤波器包括滤波器内导体、滤波器外导体，以及第一和第二爪形套管(9、13)，所述真空二极管(5)插入至波导腔体的安装孔内，所述第一爪...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾红锦，闫军凯，吴晓龙，刘小龙，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六五五部队，
类型：发明
国别省市：