[發明專利]一種頻率在C、X波段轉換的切倫科夫微波發生器

有效

• 申請號: 202010432988.4
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111584330B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 葛行軍;趙晨煜;鄧如金;冷吳西;閆皓;皇甫思涵;張鵬;黃超;宋莉莉;賀軍濤;張軍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01J23/24
• 分類號: H01J23/24;H01J23/10;H01J25/10
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 申星宇

本發明公開了一種頻率在C、X波段轉換的切倫科夫微波發生器，所述螺線管磁場內設置有陰極座、陰極、陽極外筒、截止頸、C波段慢波結構、漂移段、X波段慢波結構和微波輸出口，整個結構相對于中心軸線旋轉對稱，使兩個波段均能實現較高的束?波作用效率。通過設計漂移段的長度和半徑，在與前后兩個慢波葉片呈階梯狀分布時，能對兩個波段的束?波作用分別產生具有最優效果的峰值。

技術領域

本發明涉及微波源領域，具體地說，是涉及一種頻率在C、X波段轉換的切倫科夫微波發生器。

背景技術

高功率微波是強電磁脈沖的一種，其通常定義是指功率大于100MW、頻率介于0.1-100GHz的電磁波，具有高功率和定向輻射等特點，在民用科技及國防軍事領域，例如等離子體聚變、高能粒子加速器、超遠距離雷達、定向能武器等方面，具有廣闊的應用前景。上世紀70年代，伴隨著脈沖功率技術、相對論電子學以及等離子體物理的發展，傳統電真空器件與強流相對論電子束相結合形成了能夠產生高功率微波的相對論電真空器件，即高功率微波源。高功率微波源利用特殊的電磁結構將強流電子束的能量轉化為高功率微波的能量，是產生高功率微波系統的核心部件。受民用和軍事應用的牽引，高功率微波源技術得到了迅速發展。

實際應用對高功率微波源提出了愈來愈高的要求，其發展趨勢體現在：一是單個高功率微波源在一定體積、重量限制條件下追求更高指標，即進一步提高輸出微波功率、脈寬以及提高重復運行頻率等；二是對多個高功率微波源利用鎖頻鎖相技術進行功率合成，從而得到較高功率輸出；三是研制可調諧、可重復穩定運行的小型高功率微波器件。目前切倫科夫器件在上述前兩方面被深入研究，并且成為最具應用前景的高功率微波源器件之一，也是高功率微波源器件研究領域的熱點，尤其在高功率、長脈寬、高重頻等方面具有明顯優勢，具體表現在：其微波產生機制是利用慢波結構降低電磁波的相速從而使之可與電子束發生切倫科夫相互作用，并且由于一般采用強磁場來約束電子束，使之能散度小、一致性好，因而束波能量轉換效率高；通常采用無箔二極管，相比有箔二極管，可避免電子束直接轟擊陽極箔產生陽極等離子體，故可避免因陽極等離子體膨脹引起的二極管閉合而導致的微波脈沖縮短問題；此外，無箔二極管結構也有利于器件工作過程中內部真空度的快速恢復，從而可實現重復頻率運行。

頻率調諧高功率微波源可應用于高功率微波系統中，根據不同作用目標，在線裝訂微波頻率，增強作用效果。此外，頻率調諧高功率微波源還可以應用于高功率微波效應研究之中。因此，頻率調諧高功率微波源技術在國防和工業領域具有重要的應用價值，成為高功率微波源的重要發展方向之一，高功率微波源的頻率調諧方式主要包括電調諧、機械調諧兩種方式。電調諧指通過改變外加電壓、導引磁場的大小實現工作頻率調諧，機械調諧指通過改變器件電動力學結構實現工作頻率調諧，目前國內外常見的調諧技術多是基于機械調諧方式實現的。

C波段(4GHz-8GHz)和X波段(8GHz-12GHz)微波在雷達、通信、遙感等方面有著可觀的應用前景，成為高功率微波領域新的研究熱點。因此，開展頻率可在C、X波段轉換的切倫科夫微波發生器研究具有重要的實用價值。

現有調頻器件的調節方式復雜，在保持高真空的條件下，往往需要對多個結構參數通常大于2個)進行調節；輻射頻率的調節帶寬往往很窄，大多為在某一波段內進行微調。

因此，亟需采用新的設計思想，研究一種工作頻率調節帶寬大、結構參數調節方式簡單的跨波段調節高功率微波源技術,因此需要一種能有效解決上述問題的頻率在C、X波段轉換的切倫科夫微波發生器。

發明內容

本發明的目的在于提供一種頻率在C、X波段轉換的切倫科夫微波發生器，為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：