CN102709665A - 用于回旋管的可调谐准光谐振腔 - Google Patents

用于回旋管的可调谐准光谐振腔 Download PDF

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Abstract

用于回旋管的可调谐准光谐振腔，涉及高功率微波、毫米波源技术。本发明，由形状相同的两个准光镜相对放置形成准光谐振腔；还有一个纵向调节机构，用于调节两个准光镜之间的距离。本发明的有益效果是，镜面的位置可以通过调节杆进行调节，因而镜面之间的距离可以通过调节杆进行调节。通过改变镜面之间的距离可以改变谐振腔中模式的工作频率，连续调节镜面之间的距离就可以实现回旋管的输出频率的连续可调谐。

Description

用于回旋管的可调谐准光谐振腔
技术领域
本发明涉及高功率微波、毫米波源技术。
背景技术
20世纪50年代末期，澳大利亚天文学家Twiss通过对电离层吸收电磁波现象的观察，提出了电子回旋谐振受激辐射的新概念。大约与此同时，美国科学家Schneider和前苏联科学家Gaponov也各自独立提出了考虑相对论效应时磁场中运动的螺旋电子注与电磁波互作用的新概念。在20世纪60年代中期，美国科学家Hirshfield通过实验完全证实了电子回旋脉塞的机理。在此基础上，前苏联科学家经过长期研究，成功研制了以电子回旋脉塞为机理的微波器件-回旋管。回旋管产生的微波具有高频率和高功率的特点，其输出功率从成百千瓦量级至兆瓦量级，工作频率覆盖了从厘米波至毫米波甚至更高波段。
参见图1～3。传统回旋管采用的波导谐振腔，输出频率由谐振腔中工作模式的频率决定，波导谐振腔各工作模式之间相互独立，因而传统回旋管的工作频率不连续，并且波导谐振腔的尺寸无法在工作中进行改变，导致无法实现频率的连续可调谐工作，这使得回旋管的应用收到诸多限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足而提出一种用于回旋管的可调谐准光谐振腔，可以便捷的实现回旋管输出频率的调谐。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，用于回旋管的可调谐准光谐振腔，其特征在于，由形状相同的两个准光镜相对放置形成准光谐振腔；还有一个纵向调节机构，用于调节两个准光镜之间的距离。
进一步的说，每个准光镜包括三个部分：中间部分的直柱面镜，分别设置于直柱面镜两端的第一缓变斜面柱面镜和第二缓变斜面柱面镜，所述第一缓变斜面柱面镜的曲率半径自外侧端部渐变增大至与直柱面镜的曲率半径相同，所述第二缓变斜面柱面镜的曲率半径自外侧端部渐变减小至与直柱面镜的曲率半径相同。
所述纵向调节机构为连接于准光镜的调节杆。两个准光镜分别设置于两个U型槽内。所述第一缓变斜面柱面镜的长度为10mm，曲率半径自外侧端部处6.2mm渐变增大至6.7mm；直柱面镜的长度为17mm，曲率半径为6.7mm；所述第二缓变斜面柱面镜的长度为10mm，曲率半径自外侧端部处7.0mm渐变减小至6.7mm。两个准光镜之间的可调距离为6.6mm～6.8mm。
本发明的有益效果是，镜面的位置可以通过调节杆进行调节，因而镜面之间的距离可以通过调节杆进行调节。通过改变镜面之间的距离可以改变谐振腔中模式的工作频率，连续调节镜面之间的距离就可以实现回旋管的输出频率的连续可调谐。
附图说明
图1为传统的回旋管示意图。
图2为图1的回旋管的剖面图。
图3为图1的回旋管的横截面图。
图4为本发明的结构示意图(局部)。其中，1、2准光镜，1.1、1.2、1.3、2.1、2.2、2.3为准光镜镜面，3、4为U型槽5、6为调节杆。准光镜1、2相对放置，在1、2之间的空间形成准光谐振腔。
图5为本发明的两个准光镜的横截面示意图。
具体实施方式
参见图4、5。
图4为本发明实施例纵剖后的示意图，斜纹线(阴影线)部分为剖面。图5为两个完整的准光镜的横截面图。依据图4、5即可确定整体结构。
本发明的准光谐振腔由两个准光镜1、2相对放置组成，图中标号为1.1、1.2、1.3、2.1、2.2、2.3部分为准光镜的镜面。其中，1.1、2.1为缓变斜面柱面镜，1.2、2.2为直柱面镜，1.3、2.3为缓变斜面柱面镜，1.1、1.2、1.3相连接部分镜面曲率相同，2.1、2.2、2.3相连接部分镜面曲率相同，即，在缓变斜面柱面镜和直柱面镜的连接处，缓变斜面柱面镜和直柱面镜的曲率是相同的。
以上方的准光镜为例，第一缓变斜面柱面镜1.1的曲率半径自外侧端部渐变增大至与直柱面镜1.2的连接处，在连接处的曲率半径与直柱面镜1.2相同，第二缓变斜面柱面镜1.3的曲率半径自外侧端部渐变减小至与直柱面镜1.2的连接处，在连接处与直柱面镜1.2的曲率半径相同。下方准光镜同理。
准光镜1、2分别由U型槽3、4固定并可以在U型槽中滑动，通过调节杆5、6可以控制准光镜1、2之间的距离，实现工作模式的谐振频率变化，实现回旋管的频率调谐。
可以根据回旋管的性能要求选取工作模式，针对该模式获取镜面1.1、1.2、1.3与镜面2.1、2.2、2.3的曲率半径，长度以及准光镜1、2之间的距离范围。
例如，选取工作模式TE06模，镜面1.2、2.2的曲率半径为6.7mm、长度为17mm，斜面镜1.1、2.1两端面的曲率半径为6.2mm与6.7mm、长度10mm，斜面镜1.3、2.3两端面的曲率半径为6.7mm与7.0mm、长度10mm，准光镜1、2之间的可调谐距离为6.6mm～6.8mm，对应回旋管的工作频率为137GHz～143GHz，可调谐带宽为6GHz。距离调节可通过对调节杆5或调节杆6调节实现，也可以通过同时调节两个调节杆实现。

Claims (6)

1.用于回旋管的可调谐准光谐振腔，其特征在于，由形状相同的两个准光镜相对放置形成准光谐振腔；还有一个纵向调节机构，用于调节两个准光镜之间的距离。
2.如权利要求1所述的用于回旋管的可调谐准光谐振腔，其特征在于，每个准光镜包括三个部分：中间部分的直柱面镜，分别设置于直柱面镜两端的第一缓变斜面柱面镜和第二缓变斜面柱面镜，所述第一缓变斜面柱面镜的曲率半径自外侧端部渐变增大至与直柱面镜的曲率半径相同，所述第二缓变斜面柱面镜的曲率半径自外侧端部渐变减小至与直柱面镜的曲率半径相同。
3.如权利要求1所述的用于回旋管的可调谐准光谐振腔，其特征在于，所述纵向调节机构为连接于准光镜的调节杆。
4.如权利要求1所述的用于回旋管的可调谐准光谐振腔，其特征在于，两个准光镜分别设置于两个U型槽内。
5.如权利要求2所述的用于回旋管的可调谐准光谐振腔，其特征在于，所述第一缓变斜面柱面镜的长度为10mm，曲率半径自外侧端部处6.2mm渐变增大至6.7mm；直柱面镜的长度为17mm，曲率半径为6.7mm；所述第二缓变斜面柱面镜的长度为10mm，曲率半径自外侧端部处7.0mm渐变减小至6.7mm。
6.如权利要求5所述的用于回旋管的可调谐准光谐振腔，其特征在于，两个准光镜之间的可调距离为6.6mm～6.8mm。
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