[發(fā)明專利]一種啞鈴形諧振腔的磁耦合法冷測(cè)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310656543.4
• 申請(qǐng)日: 2013-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104698287A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙鼎;阮存軍;王樹(shù)忠;楊修東;張長(zhǎng)青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01R29/08
• 分類號(hào): G01R29/08
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波及毫米波電真空器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種啞鈴形諧振腔的磁耦合法冷測(cè)裝置，適用于對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸較小的啞鈴形諧振腔的基本特性參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。

背景技術(shù)

帶狀注速調(diào)管作為能夠產(chǎn)生高功率和高頻率電磁波的新型微波和毫米波源，在工業(yè)領(lǐng)域、軍事裝備、通信系統(tǒng)和大型科學(xué)裝置中均有著廣闊的應(yīng)用前景。盡管早在二十世紀(jì)三十年代，前蘇聯(lián)的科學(xué)家就已經(jīng)提出了帶狀注速調(diào)管的概念，但由于在模擬仿真和加工制造方面存在很大的困難，因而直至二十世紀(jì)九十年代，真空電子學(xué)領(lǐng)域的研究人員才開(kāi)始認(rèn)真考慮帶狀注速調(diào)管的設(shè)計(jì)和建造方面的問(wèn)題。美國(guó)斯坦福直線加速器中心最先開(kāi)展了用于推動(dòng)加速器的X波段和W波段帶狀注速調(diào)管的研究，其有關(guān)電子光學(xué)系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作取得了很大的成功。隨后，美國(guó)UC-Davis(加州大學(xué)戴維斯分校，University?of?California?at?Davis)和美國(guó)CCR公司(Calabazas?Creek?Research?Inc.)的研究人員繼續(xù)完善了相關(guān)工作并對(duì)高頻互作用結(jié)構(gòu)開(kāi)展了初步的理論和實(shí)驗(yàn)研究。目前來(lái)看，帶狀電子注的成形、聚焦和傳輸問(wèn)題已基本獲得解決，但在高頻電路的設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試方面還存在一系列的難題有待克服。

與帶狀電子注相配合的高頻結(jié)構(gòu)為啞鈴形諧振腔，腔體中部為一段直波導(dǎo)，在直波導(dǎo)兩端為形狀和尺寸完全相同的兩個(gè)矩形腔。在腔體結(jié)構(gòu)參數(shù)取值合理的情況下，啞鈴形諧振腔的直波導(dǎo)內(nèi)將形成沿橫向和軸向分布均勻的軸向電場(chǎng)，該電場(chǎng)可與電子注有效地進(jìn)行能量交換。高效的注波互作用取決于精確設(shè)定作為高頻電路重要組成部分的啞鈴形諧振腔的基本物理參數(shù)，然而，由于在零件加工、裝配和焊接過(guò)程中引入的誤差，實(shí)際腔體的特性參數(shù)與設(shè)計(jì)值不可避免地存在差異，這必須在整管總搭之前通過(guò)冷測(cè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行修正。

美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Argonne?National?Laboratory，ANL)的研究人員在1997年發(fā)表的論文(Microwave?Cold?Tests?of?Planar?RF?Cavities，J.Chen，T.Lee，and?D.Yu，Proceedings?of?the1997Particle?Accelerator?Conference，vol.3，pp.3120-3122)中描述了一種對(duì)X波段啞鈴形諧振腔進(jìn)行冷測(cè)的結(jié)構(gòu)方案。參考圖1，按文中所述，在腔體外壁開(kāi)孔伸入小的電流環(huán)a，依靠改變電流環(huán)平面與軸線(沿電子注運(yùn)動(dòng)方向，z軸)的夾角可激勵(lì)不同的TM或TE模，電流環(huán)a通過(guò)同軸電纜b與網(wǎng)絡(luò)分析儀c連接，經(jīng)單端口掃描所得頻率響應(yīng)曲線上的各個(gè)尖峰即與各模式的諧振頻率相對(duì)應(yīng)。

最主要的技術(shù)缺陷：由于啞鈴形諧振腔的特殊結(jié)構(gòu)，中部直波導(dǎo)的厚度(沿電子注運(yùn)動(dòng)方向，z軸)和漂移通道的高度(窄邊方向，y軸)尺寸相對(duì)較小，而且，隨著工作頻率的提高，其數(shù)值將會(huì)進(jìn)一步減小，因此，在毫米波段(如W波段)，按照美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室所述，在中部直波導(dǎo)端面上開(kāi)孔放置微小電流環(huán)的方法在實(shí)際結(jié)構(gòu)中將面臨很大的困難。

次要的技術(shù)缺陷：實(shí)驗(yàn)表明，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)分析儀的響應(yīng)速度較慢，所測(cè)S參數(shù)曲線無(wú)法快速響應(yīng)外部擾動(dòng)或外加激勵(lì)的變化。由于啞鈴形腔體中的模式數(shù)量較多，因此，需要根據(jù)工作模式的場(chǎng)分布特點(diǎn)，對(duì)其施加擾動(dòng)來(lái)進(jìn)行判別，盡管未來(lái)隨著技術(shù)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)分析儀的性能會(huì)有很大的提高，但目前由于其響應(yīng)速度慢，這將給模式確認(rèn)帶來(lái)困難。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種啞鈴形諧振腔的磁耦合法冷測(cè)裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，其提出的一種啞鈴形諧振腔的磁耦合法冷測(cè)裝置，包括：上蓋板、下蓋板和磁耦合塊，其中：

所述上蓋板和下蓋板結(jié)構(gòu)相同，且所述上蓋板和下蓋板拼合后，兩者之間形成啞鈴形諧振腔以及所述啞鈴形諧振腔兩端的磁耦合塊限位通道；所述磁耦合塊位于所述磁耦合塊限位通道中形成所述啞鈴形諧振腔的側(cè)壁；所述磁耦合塊上具有兩通孔，所述兩通孔內(nèi)穿有金屬絲，該金屬絲在鄰接所述諧振腔的一端繞成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，而其一尾端與所述磁耦合塊底端短接，另一尾端與所述磁耦合塊底端上的同軸線內(nèi)芯相連。

其中，所述啞鈴形諧振腔包括：

直波導(dǎo)段，其由所述上蓋板和下蓋板內(nèi)表面中部區(qū)域的長(zhǎng)矩形沉槽形成；

矩形腔區(qū)域，其由所述上蓋板和下蓋板內(nèi)表面兩側(cè)與所述長(zhǎng)矩形沉槽鄰接的端部矩形沉槽形成；

電子注漂移通道，其由所述上蓋板和下蓋板內(nèi)表面縱貫整個(gè)諧振腔結(jié)構(gòu)的扁矩形沉槽形成；