[發明專利]一種高效率級聯返波振蕩器

有效

• 申請號: 201710996706.1
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107768216B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 吳鋼雄;魏彥玉;李倩;雷霞;丁沖;岳玲娜;宮玉彬
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01J25/46
• 分類號: H01J25/46;H01J23/24;H01J23/20
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種高效率級聯返波振蕩器，通過在方波導腔體中間縱向插入周期性互補開口諧振環結構從而形成周期性慢波結構，然后通過一段漂移管將兩段周期性互補開口諧振環結構相連接形成級聯結構，再在兩段周期性互補開口諧振環結構的首端和末端各添加一諧振反射器，使得第一段互作用產生的能量經過反射在第一段周期性互補開口諧振環結構的末端端口輸出，而第二段互作用產生的能量經過反射在第二段周期性互補開口諧振環結構的首端端口輸出，最后將第一段末端口輸出的能量信號和第二段首端口輸出的能量信號通過Y型分支合成波導進行信號的合成，形成總能量信號進行輸出。

技術領域

本發明屬于微波電真空技術領域，更為具體地講，涉及一種高效率級聯返波振蕩器。

背景技術

電真空器件是指在真空狀態下或者特定氣體中，利用電子或離子實現信號放大、震蕩或轉換的有源器件。自20世紀30年代末被科學家提出，并在二戰期間發揮了關鍵性作用以來，電真空器件一直被廣泛運用于各種軍事和民用領域。在隨后的幾十年里，科學技術的不斷突破和各國軍事需求的帶動下，微波電真空器件得到迅猛的發展，出現了磁控管、速調管、行波管、返波管、回旋管、奧羅管等各類電真空器件，隨后也出現了如虛陰極振蕩器、切倫科夫器件、渡越管等相對論器件以及其他新型器件如真空太赫茲器件、微波功率模塊、等離子體填充器件等。電真空器件具有功率輸出高、能量轉化快等特點不僅可以被廣泛運用于軍事領域，極大程度提升我方防御能力和戰斗力，特別是雷達檢測、衛星通信，精確制導、電子對抗等軍事通訊領域，還可以被廣泛應用于醫療、廣播電臺、工業制造等領域中，比如高清晰醫學成像技術在寬頻帶、高功率、高頻率的要求下都離不開電真空器件。雖然后來半導體行業迅猛興起，給電真空器件帶來了不小的挑戰，人們還一度認為微波電子器件將被半導體器件完全取代，但只有微波真空電子器件才能同時滿足，尤其是在軍事領域的高功率、寬頻帶和高頻率的特殊工作要求。因此在高頻率、大功率、寬頻帶的需求情況下，微波真空電子器件仍占有絕對的優勢。現代軍事技術迅速發展，許多軍事設備都需要更高性能的微波真空電子器件，高頻率、高功率、高效率、高可靠性和寬頻帶，也成為了微波真空電子器件新的發展方向。新型實用的電子器件還有待開發，從目前電子技術的發展規律來看，完全取代微波真空電子器件是不可能的。在今后相當長的時間內，真空電子器件將繼續在軍事系統中持續占領重要的地位。

返波振蕩器作為一種能夠作為信號源的微波電子管，是目前發展比較成熟和有效的一種高功率真空電子學信號源，能夠被廣泛應用于雷達以及電子對抗、電子干擾和離子加速器等領域。返波管是利用固有的內反饋機制激勵微波振蕩從而產生信號放大的一種電真空器件。從陰極發射的電子注具有速度及密度起伏(即電子注的噪聲)，當它們緊貼著慢波結構行進時，會感應起相應的噪聲電磁波。另外電子注在高頻場的作用下，產生速度調制與密度調制，使多數電子群聚于高頻場的減速場區，帶電粒子給場以能量，使高頻場幅值增長。高頻場能量相反于電子運動方向的傳播過程中，增長的高頻場又進一步調制電子注，使電子注群聚得更好，群聚電子注在合適的相位下，又不斷給場以更多能量，使高頻場幅值進一步增長，從而激勵起相干輻射或放大電磁波。在軍事航天、民用醫療等領域高速發展的今天，發展一種結構簡單、靈活小巧，易于加工的高功率、高效率返波放大器具有重要的現實意義和戰略意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種高效率級聯返波振蕩器，由兩段周期性互補開口諧振環結構通過一段漂移管相連接形成級聯結構，從而提升返波振蕩器的輸出功率和實現高效率。

為實現上述發明目的，本發明一種高效率級聯返波振蕩器，其特征在于，包括：

一周期性慢波結構，包括周期性互補開口諧振環和方波導腔體，在方波導腔體中間位置處縱向插入周期性互補開口諧振環，從而形成周期性慢波結構；

其中，周期性互補開口諧振環包括第一段周期性互補開口諧振環結構和第二段周期性互補開口諧振環結構；