[發明專利]一種輸出漸變放大高功率微波的慢波結構微波振蕩器

有效

• 申請號: 201610242779.7
• 申請日: 2016-04-18
• 公開（公告）號: CN105845531B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 丁恩燕;張運儉;陸巍;孟凡寶;楊周炳;李正紅;馬喬生;吳洋
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: H01J23/24
• 分類號: H01J23/24
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙)11369
• 代理人: 周慶佳

技術領域

本發明涉及高功率微波器件技術領域，具體涉及一種輸出漸變放大高功率微波的慢波結構微波振蕩器。

背景技術

高功率微波器件器件研究逐步向高功率、高效率的方向發展。隨著高功率微波研究發展，對高功率微波源的系統總效率提出了越來越高的要求。在現有高功率微波源中，高阻抗器件的束波轉換效率較高，但一般需要較強的引導磁場，特別是當微波源運行在重復頻率狀態時，需要一個體積龐大的、高耗能的螺線管磁體系統或使用麻煩的超導磁體系統；而低阻抗器件需要輸出功率較高的脈沖功率源，器件束波轉換效率受到限制。因此，如何設計出較低引導磁場、高效率、高功率的微波源，一直是人們追求的目標之一。

高功率微波振蕩器中振蕩器慢波結構漸變放大呈錐形分布，采用同軸軸向輸出高功率微波，利用引導磁場徑向強度分布引導環形強流電子束直徑呈錐形放大傳輸，并與漸變放大呈錐形分布的慢波結構產生的電磁場發生束波互作用，在微波輸出端采用同軸輸出結構，增強束波互作用，提高微波輸出效率，并可以用它來調節輸出窗的大小，以便保證微波輸出結構的緊湊。

慢波結構漸變放大高功率微波振蕩器中強流電子束通過磁場約束緊靠慢波結構葉片軸向飛行的空心電子束,可以與葉片徑向排列的慢波結構充分地發生相互作用，器件束波轉換效率高，高功率微波比較容易起振。內徑逐漸增大的錐形慢波結構可以使微波充分地放大，較大的軸向群速度決定了微波的軸向輸出要比徑向輸出容易得多。

慢波結構漸變放大高功率微波振蕩器中通過引導磁場軸向及徑向的組合分布，使電子束可以實現環形束半徑呈錐形方法傳輸。并且微波輸出端采用同軸輸出結構，適當調整同軸內導體尺寸結構，可實現在較低磁場引導下，較高效率的微波輸出。

本發明利用慢波結構漸變放大呈錐形分布，通過引導磁場軸向及徑向分布引導電子束由陰極進入慢波結構漸變放大高功率微波振蕩器互作用腔，強流電子束在引導磁場的約束下緊貼慢波結構表面傳輸。微波輸出腔內的同軸內導體，增強束波互作用，提高微波輸出效率，并可以用它來調節輸出窗的大小，以便保證微波輸出結構的緊湊。本發明中的低頻及高頻器件可根據實際頻率需求進行相應的設計，結構靈活多變，在高功率微波器件中可以很好的實現低此磁場高效率的高功率微波產生。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種輸出漸變放大高功率微波的慢波結構微波振蕩器，所述微波振蕩器的慢波結構呈錐形分布。

優選的是，所述微波振蕩器內依次同軸設置有陰極、慢波結構和同軸內導體；所述微波振蕩器的外部設置有引導磁體。

優選的是，所述慢波結構有多個，其由從陰極發射端開始依次分布的多個間隔設置的慢波結構環形葉片組成；每個慢波結構的周期長度為第一常量，慢波結構的腔深為第二常量；其中，慢波結構的半徑成等差數列增加以實現慢波結構呈錐形分布。

優選的是，所述慢波結構的前四個慢波結構的半徑為第三常量，從第五個慢波結構開始，慢波結構的半徑成等差數列增加以實現慢波結構呈錐形分布。

優選的是，所述慢波結構有12個；所述第一常量為10mm；所述第二常量為5mm；所述第三常量為30mm；所述等差數列的公差為3mm。

優選的是，所述同軸內導體的直徑為60mm，與陰極發射端面的距離為110mm。

優選的是，所述陰極為石墨陰極，在陰陽極電壓800kV驅動下場致發射石墨陰極產生環形強流電子束，環形強流電子束的內外半徑分別為2.5cm和2.8cm。

優選的是，所述引導磁體產生0.5T的軸向引導磁場。

本發明至少包括以下有益效果：高功率微波器件中慢波結構漸變放大呈錐形分布，通過引導磁場軸向及徑向分布引導電子束由陰極進入慢波結構漸變放大高功率微波振蕩器互作用腔，強流電子束在引導磁場的約束下緊貼慢波結構表面傳輸，微波輸出腔內的同軸內導體，增強束波互作用，提高微波輸出效率，并可以用它來調節輸出窗的大小，以便保證微波輸出結構的緊湊，適當調整同軸內導體尺寸結構，可實現在較低磁場引導下，較高效率的微波輸出。

本發明的其它優點、目標和特征將部分通過下面的說明體現，部分還將通過對本發明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。

附圖說明：

圖1為本發明一個實施例所述輸出漸變放大高功率微波的慢波結構微波振蕩器的正面剖視圖；

圖2為本發明另一種實施的輸出漸變放大高功率微波的慢波結構微波振蕩器的正面剖視圖。