[發明專利]一種雙頻三腔高功率微波器件

有效

• 申請號: 201910923610.1
• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN110718429B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 丁恩燕;張運儉
• 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: H01J23/36
• 分類號: H01J23/36;H01J23/24
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 孫杰;蔣仕平

本發明公開了一種雙頻三腔高功率微波器件，包括圓波導套筒及與圓波導套筒同軸的內導體；圓波導套筒內一端設置與圓波導套筒同軸的陰極，陰極的開口為環形，陰極的內直徑為60mm,外直徑為70mm；圓波導套筒沿電子束傳輸方向依次設置同內直徑的反射腔、諧振腔和提取腔，反射腔、諧振腔和提取腔為設置在圓波導套筒筒壁的環形槽；微波器件軸向長度為130mm,最大直徑為150mm，內導體直徑為40mm；在400KV電壓下陰極發射束流強度為7.0kA的環形電子束,環形電子束在0.4T的軸向磁場引導下在微波器件內傳輸，一個脈沖時間內可同時輻射產生頻率為1.92GHz和2.2GHz的雙頻高功率微波。采用本發明的一種雙頻三腔高功率微波器件，具有小型化，重量輕，易調節的優點。

技術領域

本發明涉及一種雙頻三腔高功率微波器件，屬于高功率微波器件技術領域。

背景技術

高功率微波一般是指峰值功率在100MW以上、工作頻率為1～300GHz范圍內的電磁波。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。

軸向O型高功率微波器件由于結構帶來的電子束易引導及結構的多變組合，使得其一種應用比較廣泛的高功率微波器件。目前軸向O型高功率微波器件輻射產生一般需要較長的慢波結構，來達到電子束與微波相速的同步。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。如果器件軸向尺寸盡量縮短，則可以數倍降低磁體系統體積、重量，并可大幅度降低磁場對電源的能量需求。因此，如何設計出緊湊型高功率微波源，一直是人們追求的目標之一。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種雙頻三腔高功率微波器件，本發明具有小型化，重量輕，易調節的優點。

本發明采用的技術方案如下：

一種雙頻三腔高功率微波器件，包括圓波導套筒及與圓波導套筒同軸的內導體；

所述圓波導套筒內一端設置與圓波導套筒同軸的陰極，所述陰極的開口為環形，陰極的內直徑為60mm,外直徑為70mm；

所述圓波導套筒沿電子束傳輸方向依次設置同內直徑的反射腔、諧振腔和提取腔，所述反射腔、諧振腔和提取腔為設置在圓波導套筒上的環形槽；

所述微波器件軸向長度為130mm,最大直徑為150mm，所述內導體直徑為40mm；

在400KV電壓下陰極發射束流強度為7.0kA的環形電子束,環形電子束在0.4T的軸向磁場引導下在微波器件內傳輸，一個脈沖時間內可同時輻射產生頻率為1.92GHz和2.2GHz的雙頻高功率微波。

在上述方案中，圓波導套筒兩端封閉，內部抽真空到毫帕量級，內導體與圓波導套筒相對陰極的另一端相連，環形電子束在微波器件內傳輸；其中，反射腔能將電子束傳輸過程中的反向能量進行阻截，提高進入束波轉換區的電子束能量；諧振腔會使相位一致的電子束與微波在這一部位發生能量轉換；提取腔能將微波與電子束分離。

作為優選，所述反射腔、諧振腔和提取腔為與圓波導套筒且截面呈矩形的環形槽。

作為優選，所述反射腔、諧振腔和提取腔，與圓波導套筒同軸。

作為優選，所述反射腔的外直徑為150mm，內直徑為88mm，軸向長度為30mm；諧振腔的外直徑為130mm，內直徑為88mm，軸向長度為30mm；提取腔的外直徑為150mm，內直徑為88mm，軸向長度為30mm。

作為優選，所述反射腔與諧振腔的軸向間距為10mm；諧振腔與提取腔的軸向間距為30mm。

作為優選，所述環形電子束的內直徑為60mm，外直徑為70mm。