>[0030]圖5為本發明的雙尖劈長條矩形窗片輸能窗的制造工藝流程圖;
[0031]圖6為本發明的雙尖劈長條矩形窗片輸能窗及焊接模具的裝配圖;
[0032]圖7為本發明的模具的示意圖。
[0033]附圖標記說明:
[0034]1-窗前波導,2-窗后波導,3-第一窗外導體,4-第二窗外導體,5-窗片,6-雙尖劈長條矩形窗片輸能窗,7-半波導板,8-雙尖劈長條矩形窗片,9-底模,10-膨脹塊,11-壓塊,12 —螺釘。
【具體實施方式】
[0035]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白,以下結合具體實施例,并參照附圖,對本發明作進一步的詳細說明。
[0036]本發明涉及一種太赫茲電磁波輸能窗的新型結構,即雙尖劈長條矩形窗片輸能窗結構,可以結合圖2?圖4對其進行說明。
[0037]如圖2所示,這種輸能窗由兩件半波導板7和一件雙尖劈長條矩形窗片8構成。雙尖劈長條矩形窗片8被裝配在兩件半波導板7之間,并被鑲嵌在兩件半波導板7的開槽內,三者之間的接觸面上要相互焊接,以保證氣密性。
[0038]如圖3所示,半波導板7是一個開有通槽的平板。槽的位置可以由設計者任意決定,但在圖3中,該槽的中心線與所在面的長軸中心線重合。在圖3(c)的頂視圖中,標出了槽的寬度為a,深度為b/2,它們的公差范圍均取為O?+0.01mm。其中,a、b是輸能窗工作頻段所對應的標準矩形波導內腔的長度和寬度。比如,中國國家標準波導BJ2600(相當于EIA標準波導WR3)的a和b參數分別為0.8636mm和0.4318mm,對應的工作頻段為217?330GHz ο這是已經定義標準波導尺寸的最高頻段,在更高頻段,國內外均還未定義相應標準,但設計者完全可以根據公知知識確定適合于自己應用的波導參數a和b。其他結構尺寸不涉及本發明的核心內容,設計者可以根據具體應用自行決定。
[0039]如圖4所示,雙尖劈長條矩形窗片8是一個在上下兩端各具有一個尖劈的矩形長條。在圖4(c)的頂視圖中,標出了窗片中間部位的寬度a和厚度b,它們的公差范圍均取為-0.0l?Omm,a和b的標稱值的確定方法同上述。在圖4(b)中,標出了雙尖劈長條矩形窗片8的中間部位長度L和尖劈長度LI。
[0040]根據公知知識可以理解,本發明設計尖劈的目的在于利用尖劈的過渡作用提高輸能窗的匹配性能,且LI越長,則輸能窗的匹配性能越好。但太長的尖劈過于尖銳,不利于加工,也容易損壞,另外也不利于一些應用要求的小尺寸。當然,LI也不能太短,否則不能保證最低限度的性能要求。本發明作者利用商用大型電磁計算軟件計算了工作于0.22THz和0.3THz的雙尖劈長條矩形窗片的駐波比,發現LI取I?3mm時,駐波比均能到達1.2以下,意味著這種輸能窗對LI的要求不十分嚴格,容易達到較好的匹配性能。
[0041]從匹配性能的角度看,由于尖劈的過渡作用,雙尖劈長條矩形窗片8的中間部位長度L對匹配性能影響很小。但如果從制造工藝的角度看,L越長,雙尖劈長條矩形窗片8與兩件半波導板7之間的接觸面面積也就越大,意味著可利用的焊接面面積也就越大,這樣更容易保證輸能窗的氣密性能。當然,L過長同樣不利于小尺寸要求,也可能會引入更大的電磁損耗。因此,L的最小值應該以能夠保證氣密性為準。在現有工藝技術條件下,L取I?3mm可以滿足氣密性要求。
[0042]本發明還涉及一種制造上述雙尖劈長條矩形窗片輸能窗的制造方法,可以結合圖5?圖7對該方法進行說明。
[0043]圖5是本發明提出的制造工藝流程,該制造工藝流程可以分解為如下步驟:
[0044]步驟1:根據圖3,用數控銑床加工半波導板7,作為具體實施例,本發明優先建議使用鉬(Mol)材料;
[0045]用毛刷和去污粉對加工完成的半波導板7進行刷洗,然后用公知化學清洗方法進行化學清洗;
[0046]用化學電鍍方法或真空濺射方法在已經清洗的半波導板7上鍍上一層銅膜,厚度I ?2 μ m ;
[0047]用化學電鍍方法或真空濺射方法在已經鍍銅的半波導板7上鍍上一層金膜,厚度I ?2 μ m ;
[0048]將已經鍍銅和鍍金的半波導板7置于氫爐中,在900 V條件下燒氫20分鐘,將所獲得的半波導板7保存于干燥環境備用;
[0049]步驟2:根據圖4,利用可編程砂輪切割設備或可編程激光切割設備加工所述雙尖劈長條矩形窗片8,作為一個實施例,窗片材料為石英晶體;
[0050]先利用公知的物理清洗方法,后利用公知化學清洗方法對所述窗片進行化學清洗;
[0051]利用公知金屬化工藝方法,在所述窗片的相關表面進行金屬化,金屬化層厚度I?2 μ m,要求金屬化的面是雙尖劈長條矩形窗片8上那幾個與半波導板7相接觸的表面,已經在圖4(c)中用“金屬化面”字樣標出;
[0052]用化學電鍍方法在上述雙尖劈長條矩形窗片8的金屬化面鍍上一層銅膜,厚度I ?2 μ m ;
[0053]也可以用真空濺射方法完成這一步的工作,但這時需要用適當的模具將無須金屬化的其他表面遮擋住;
[0054]用化學電鍍方法在上述窗片的金屬化面鍍上一層金膜,厚度I?2 μπι ;
[0055]也可以用真空濺射方法完成這一步的工作,但這時需要用適當的模具將無須金屬化的具他表面遮擋住;
[0056]將已經金屬化并且完成鍍銅和鍍金的上述窗片置于氫爐中,在900°C條件下和干燥氫氣氣氛條件下保溫20分鐘,將所獲得的上述窗片保存于干燥環境備用;
[0057]步驟3:如圖7,以鉬材料加工底模9,用標號為lCrl8Ni9Ti的不銹鋼加工膨脹塊10和壓塊11,底模上開有通槽,底模9的沿通槽方向的長度略大于或等于欲制造的雙尖劈長條矩形窗片輸能窗6的長度,槽的深度略淺于半波導板7的寬度,槽的寬度等于雙尖劈長條矩形窗片輸能窗6的厚度與膨脹塊10的厚度之和且取O?0.03mm的公差,底模9上加工有4個M4X8的螺孔,壓塊11上加工有4個Φ4.2的通孔,底模9上螺孔的中心距與壓塊11上的通孔的中心距相等,壓塊11的長度和寬度大致等于底模9的開槽表面的長度和寬度,膨脹塊的長度等于或略大于底模9上的通槽的長度,膨脹塊10的寬度的標稱值取為半波導板7的寬度且取-0.05mm?-0.03mm的公差;
[0058]將底模9、膨脹塊10和壓塊11進行物理清洗;
[0059]將膨脹塊10和壓塊11置于氫爐中,在450°C條件下燒氫10分鐘,取出后它們的表面顏色應從銀白色變為黑色,如不變色,應是所用材料不正確,應使用正確材料重新加工并重新進行本步驟的工序;
[0060]將底模9、膨脹塊10和壓塊11保存備用;
[0061]步驟4:取兩件半波導板7和一件雙尖劈長條矩形窗片8,按照如圖2裝配起來,兩件半波導板7的兩端對齊且開槽相對,它們的開槽共同拼合成所設計頻段的標準波導的內腔,該內腔內嵌入一件雙尖劈長條矩形窗片8,雙尖劈長條矩形窗片8的尖劈端面與兩件半波導板7的端面之間的距離可以由設計者任意決定,并且可以用恰當的模具進行控制,由于這一點對于相關專業人員是顯而易見的,因此不再贅述;
[0062]本步驟裝配完成后的雙尖劈長條矩形窗片輸能窗6的等軸三維圖如圖2(c);
[0063]步驟5:將步驟4中獲得的雙尖劈長條矩形窗片輸能窗6嵌入在步驟3中預備好的底模9的通槽內,使