CN101308752B - 同频异模多级回旋行波管放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同频异模多级回旋行波管放大器，其特点是该放大器由电子注通道(1)，输入段(2)，截止段(3)，输出段(4)，输出渐变波导(5)，输出均匀波导(6)多段构成，电子注通道(1)与输入段(2)连接，输入段(2)与截止段(3)连接，截止段(3)与输出段(4)连接，输出段(4)与输出渐变波导(5)连接，输出渐变波导(5)与输出均匀波导(6)连接。输入段和输出段工作于相同谐波相同频率，输入段和输出段中波导的工作模式角向指标相同，输入段工作于较低阶波导模式，输出段工作于比输入段更高阶波导模式。

Description

同频异模多级回旋行波管放大器
技术领域
本发明涉及一种同频异模多级回旋行波管放大器，属于高功率毫米波源技术领域。
背景技术
高功率毫米波雷达在高分辨率雷达成像、反隐身、反低空飞行目标、反掠海飞行导弹、导弹防御和电子对抗等国防领域具有非常重要的应用前景，在遥感、气象、深空探测和高能物理等民用领域也有很好的应用前景。要发展高功率毫米波雷达，首先要研制高功率毫米波源，传统的真空电子器件在毫米波频段遇到了极大的困难。而回旋管(1.Twiss R.Q.，Roberts J.A.Electromagnetic radiation fromelectrons rotating in an ionized medium under the action of a uniform magnetic field.Aust.J.Phys.1958，11：424～432.2.Schneider J.Stimulated emission ofradiation by relativistic electrons in a magnetic field.Phys.Rev.Lett，1959，2：504-508.3.A.V.Gaponov，“Interaction between irrectilinear electron beamsand electromagnetic waves in transmission lines，”Izv.VUZov.Radiofiz.，vol.2，pp.836-837，1959.)作为一种新型快波器件，它不受常规电真空器件中电子与波互作用空间的线尺寸和频率成反比规律的限制，在毫米波段其尺寸比传统器件大得多，因而其功率容量也大得多。为了获得应用于毫米波雷达系统的高功率相干毫米波源，国内外正在大力发展回旋管放大器件。其中，回旋行波管具有比其他回旋器件更大的带宽和效率，因而自从被发明以来就受到了各国研究人员和政府的高度重视。经过几十年的发展，回旋行波管放大器在理论和实验两方面都取得了很大的进展(Chu K R.Overview of research on the gyrotron traveling wave amplifier.IEEE Trans on Plasma Sci，2002，30(3)：903-908.)，成为最具发展前景和应用价值的一种高功率宽带毫米波相干辐射源之一。
现有的多级回旋行波管大体上有两种配置方式，一种是所有级工作于相同模式相同频率，包括基波和谐波工作方式，基波回旋行波管一般各段工作于TE01模式，模式竞争较高次模式容易控制，但功率容量不足；也有基波回旋行波管工作于高次模式如TE02的方案，目的是提高功率和带宽，但模式竞争不容易控制。还有一种所谓的谐波倍频方案，输入段工作于低次谐波低频率，其它段工作于高次谐波高频率，优点有二，首先采用高次谐波可以降低磁场；其次，低频率的驱动源更廉价更容易获得。缺点是，倍频方式完全是非线性的，相位不能锁定，因此不能应用于某些通信应用领域。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种同频异模多级回旋行波管放大器。它具有在毫米波、亚毫米波及太赫兹频段产生高功率相干辐射的能力，有广泛的军事及民用应用前景。
本发明的目的有以下技术措施实现
同频异模多级回旋行波管放大器由电子注通道，输入段，截止段，输出段，输出渐变波导和输出均匀波导多段构成，电子注通道与输入段连接，输入段与截止段连接，截止段与输出段连接，输出段与输出渐变波导连接，输出渐变波导与输出均匀波导连接。
输入段和输出段工作于相同谐波，相同频率。
输入段和输出段中波导的工作模式角向指标相同。
输入段工作于较低阶波导模式。
输出段工作于比输入段更高阶模式。
本发明具有如下优点：
1.输入段工作于低阶波导模式，有利于控制模式竞争。
2.输入段和输出段工作于相同谐波，相同频率，可以锁频锁相。
3.输出段工作于比输入段更高阶的波导模式，有利于提高器件功率。
4.输入段波导有分布式衰减或多个集中衰减，使输入段起线性放大的作用并增大互作用距离。
5.截止段波导有强衰减，目的是隔离输入段和输出段，使它们不互相干扰。同时能增大互作用距离。
附图说明
图1为同频异模多级回旋行波速调管高频结构示意图。
1电子注通道，2输入段，3截止段，4输出段，5输出渐变波导，6输出均匀波导，7良导体波导壁，8损耗波导壁，9截止波导壁，10良导体波导壁。
图2为输出功率随频率变化的关系图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。
实施例：
如图1所示，同频异模多级回旋行波管放大器，由电子注通道1，输入段2，截止段3，输出段4，输出渐变波导5，输出均匀波导6多段构成，电子注通道1与输入段2连接，输入段2与截止段3连接，截止段3与输出段4，输出段4与输出渐变波导5连接，输出渐变波导5与输出均匀波导6连接。波导壁7是良导体，波导壁8有损耗，波导壁9有强损耗，波导壁10是良导体。
实施的原则是：工作模式角向指标相同，输入段和输出段工作于相同频率，输入段工作于低阶模式，输出段工作于比输入段更高阶波导模式。
对于基波的情况，选择输入段工作于TE01模式，输出段工作于更高阶模式TE02，各段工作于相同频率；也可以选择输入段和截止段工作于TE02模式，输出段工作于更高阶模式TE03，各段工作于相同频率。
对于二谐波工作的情况，输入段工作于高阶模式TE02，输出段工作于更高阶模式TE03。各段工作于相同频率。
对于基波的情况，选择输入段工作于TE01模式，圆波导半径为0.55cm，长度为20cm，波导壁损耗ρ＝90000ρcu(ρcu是金属铜的电阻率)，中心频率35GHz；截止段半径0.55cm，长度5cm，波导壁损耗ρ＝1000000ρcu；输出段工作于TE02模式，圆波导半径为1.007cm，长度为5cm，波导壁损耗ρ＝ρcu，中心频率356Hz；工作磁场1.26T，电流25A，电压70kV，电子横向速度和纵向速度比为1.0。计算机模拟计算结果如图2所示，所设计的回旋行波管是零驱动稳定的，输出功率最大为570kW，效率大于30％，3dB带宽为5％。

Claims (1)

1.同频异模多级回旋行波管放大器，其特征在于该同频异模多级回旋行波管放大器由电子注通道(1)，输入段(2)，截止段(3)，输出段(4)，输出渐变波导(5)，输出均匀波导(6)多段构成，电子注通道(1)与输入段(2)连接，输入段(2)与截止段(3)连接，截止段(3)与输出段(4)连接，输出段(4)与输出渐变波导(5)连接，输出渐变波导(5)与输出均匀波导(6)连接，其中，输入段和输出段工作于相同谐波和相同频率；输入段和输出段中波导的工作模式角向指标相同；输入段与输出段相比较，输入段工作于较低阶波导模式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101930886B (zh) * 2009-06-24 2012-01-18 中国科学院电子学研究所 一种双模回旋行波管放大器
CN102044398B (zh) * 2009-10-21 2013-05-29 中国科学院电子学研究所 一种分布式放大回旋行波管放大器
CN101969298B (zh) * 2010-09-30 2012-09-26 中国船舶重工集团公司第七二三研究所 宽带大功率行波管放大器
CN102789939A (zh) * 2012-06-19 2012-11-21 电子科技大学 一种平板型真空电子器件能量输出结构
CN103996893A (zh) * 2014-06-11 2014-08-20 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种低阶边廊模波导辐射器
CN104914503B (zh) * 2015-06-23 2018-03-13 哈尔滨工程大学 一种太赫兹波可调谐模式转换器
CN109830417A (zh) * 2019-01-21 2019-05-31 电子科技大学 一种用于频率连续可调回旋管的多段互作用腔体
CN112599396B (zh) * 2020-12-16 2023-03-14 航天科工微电子系统研究院有限公司 回旋管高频腔体结构
CN114512384B (zh) * 2022-01-24 2023-04-28 电子科技大学 一种基于圆波导的外挂式冷阴极放大器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101127412A (zh) * 2007-09-19 2008-02-20 中国科学院电子学研究所 一种回旋行波管放大器耦合输出结构

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101127412A (zh) * 2007-09-19 2008-02-20 中国科学院电子学研究所 一种回旋行波管放大器耦合输出结构

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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