一种高功率容量的栅格化介质透镜

摘要

本发明涉及高功率微波技术领域的用作微波输出窗的一种栅格化介质透镜，尤其是一种工作在高功率容量的栅格化介质透镜。为了克服现有高功率微波发射天线输出窗在介质输出窗口‑真空和介质输出窗口‑空气分界面容易击穿，导致传输效率不够高，脉冲缩短等不足，本发明提供一种具有高功率容量、击穿阈值高、传输效率高的栅格化介质透镜及其制作方法，由N条金属栅条和介质输出窗口两部分组成，所述N条金属栅条按照一定的间隔p采用贯穿介质输出窗口厚度方向的方式周期性地排列于介质输出窗口内。由于介质透镜表面采用金属栅条隔开，本发明次级电子发射率更小，功率容量大幅提升，传输效率高，脉冲缩短现象大幅减少，可以应用于高功率微波输出系统中。

主权项

一种高功率容量的栅格化介质透镜，其特征在于：所述介质透镜由N条金属栅条和介质输出窗口两部分组成，所述N条金属栅条按照一定的间隔p采用贯穿介质输出窗口厚度方向的方式周期性地排列于介质输出窗口内；介质输出窗口及金属栅条的结构尺寸满足以下条件：a.介质输出窗口横截面大小与所需要密封的真空界面的法兰尺寸一致，介质输出窗口厚度d满足以下条件：$d=0.5\lambda /\sqrt{ϵ}---\left(1\right)$其中λ为所需输出高功率微波工作频率对应的自由空间工作波长，ε为介质输出窗口选用介质的介电常数；b.金属栅条周期性排列的方向应与高功率微波电场极化方向一致，经优化设计后的周期排列金属栅条两两之间的间隔p为：$p=INT\left\{\frac{{\mathrm{eE}}_{rf0}}{2{\mathrm{m\omega }}^2}\right[1-cos\left(\omega \tau \right)\left]\right\}---\left(2\right)$式中，INT为取整函数，$\tau =\frac{20.4m}{e}---\left(3\right)$E_rf0为高功率微波电场强度(V/m)，e为电子电荷(C)，m为电子质量(kg)，ω为高功率微波工作角频率(Hz)；c.金属栅条的厚度t小于等于0.2λ；d.金属栅条的宽度w为介质输出窗口厚度d与金属栅条厚度t之和，即w＝d+t，且应保证金属栅条在介质输出窗口‑真空和介质输出窗口‑空气分界面各露出0.5t的高度；e.金属栅条的数量N为其在周期性排列的情况下可以覆盖介质输出窗口中发射天线口面部分的最小偶数，且应保证在介质输出窗口对称中心的轴线上不安放金属栅条，并确保在周期性排列的方向上发射天线口面部分剩余未覆盖的介质长度l小于金属栅条排列间隔p与栅条厚度t之和；f.金属栅条长度方向的边界与高功率微波发射天线出口处的边界重合，且应保证与天线出口处金属壁有良好的电接触。