CN105244247B - 一种可调慢波结构微波器件装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中心孔盘荷波导周期均匀可调装置，包括外圆波导和设置在外圆波导内的螺杆和若干个慢波结构盘片，所述若干个慢波结构盘片与外圆波导同轴，螺杆设置在慢波结构盘片与外圆波导之间，且螺杆与外圆波导的轴线平行；若干个慢波结构盘片依次成等差间距与螺杆连接;用中心孔盘荷波导周期均匀可调装置发明技术，可以实现高功率微波器件频率在线、远程可调，单一器件可依次实现不同频率的高功率微波输出。本发明的中心孔盘荷波导周期可调装置能够保证慢波结构周期大范围尺寸的调节，结构灵活多变，在高功率微波器件中可以很好的实现辐射微波频率的调节。

Description

一种可调慢波结构微波器件装置

技术领域

本发明专利涉及高功率微波器件技术领域，具体涉及一种可调慢波结构盘荷波导微波器件装置。

背景技术

在采用盘荷波导作为慢波结构的微波器件技术中，为了实现器件输出频率可调，一般采用调节输入微波器件电压和电流来实现微波器件输出微波频率的变化。这种频率可调技术要求脉冲功率源具有很大的电压调节范围，但在器件输出高功率微波状态下，器件内电子束速度接近于光速，因此对电压的变化很不敏感，并且一般脉冲源也只能提供有限的电压调节能力。采用盘荷波导作为慢波结构的相对论高功率微波器件中，辐射微波频率与盘荷波导周期长度之间的乘积基本为一常数，因此可以采用调节盘荷波导周期的方式实现辐射微波频率的调节。这种调节方式对微波频率的改变最为直接、明显，且可以实现高功率微波器件较大频率范围的调谐。

目前对采用周期慢波结构的高功率微波器件的频率调节中，一般方法是设计多套周期长度不同的慢波结构，然后通过一套慢波结构实现一个频率点高功率微波输出。

发明内容

本发明的目的是提供一套装置，实现对于不同频率下的辐射微波频率的调节。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可调慢波结构盘荷波导微波器件装置，包括外圆波导和设置在外圆波导内的螺杆和若干个慢波结构盘片，所述若干个慢波结构盘片与外圆波导同轴，螺杆设置在慢波结构盘片与外圆波导之间，且螺杆与外圆波导的轴线平行；

所述每一个慢波结构盘片的固定连接部上设置有螺纹孔，所述螺杆外表面设置有螺纹，螺杆穿过慢波结构盘片上固定连接部位的螺纹孔，螺纹孔的内螺纹与螺杆的外螺纹啮合；

所述若干个慢波结构盘片依次成等差间距与螺杆连接。

在上述技术方案中，所述外圆波导的内壁上设置有卡槽，慢波结构盘片的固定连接部上设置有卡扣，所述卡扣设置在卡槽内。

在上述技术方案中，所述卡槽沿着外圆波导内壁上与外圆波导的轴线平行。

在上述技术方案中，所述外圆波导内壁上设置有若干个卡槽，卡槽均匀分布在外圆波导内壁上，且卡槽的长度与外圆波导的长度一致。

在上述技术方案中，所述螺杆的一端通过轴承连接到外圆波导上，使得螺杆只能转动不能沿外圆波导轴线运动。

在上述技术方案中，所述慢波结构盘片的数量可调，两个慢波结构盘片之间的距离可调，两个慢波结构盘片与螺杆连接后的间距可调。

在上述技术方案中，从第一个慢波结构盘片依次到最后一个慢波结构盘片，每一个螺纹孔对应的螺杆上的螺纹距不同。

在上述技术方案中，从第一个慢波结构盘片的螺纹孔到最后一个慢波结构盘片的螺纹孔对应螺杆上的螺纹均逐步变大。

在上述技术方案中，每个螺纹孔对应的螺纹距成等差数列，差值为第一个螺纹孔对应的螺纹距。

一种中心孔盘荷波导周期均匀可调装置的调整方法，按等差间距设置好慢波结构盘片和螺杆连接后，转动螺杆，慢波结构盘片在螺杆螺纹的带动下做轴线运动，使得每一个慢波结构盘片的沿着外圆波导的轴线运动，运动距离成等差数列，差值为第一个慢波结构盘片的移动距离。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

利用中心孔盘荷波导周期均匀可调装置发明技术，可以实现高功率微波器件频率在线、远程可调，单一器件可依次实现不同频率的高功率微波输出。本发明的中心孔盘荷波导周期可调装置能够保证慢波结构周期大范围尺寸的调节，结构灵活多变，在高功率微波器件中可以很好的实现辐射微波频率的调节。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的结构立体示意图；

图2是本发明的正视图；

图3是本发明A面剖视图；

其中：1是外圆波导，2是螺杆，3是慢波结构盘片，4、5、6为螺杆中具有等差螺纹距的三段。

具体实施方式

如图1 、图2、图3所示，本发明的一种可调慢波结构盘荷波导微波器件装置，包括外圆波导和设置在外圆波导内的螺杆和若干个慢波结构盘片，所述若干个慢波结构盘片与外圆波导同轴，螺杆设置在慢波结构盘片与外圆波导之间，且螺杆与外圆波导的轴线平行。

在实际操作过程中，沿着轴线方向将外圆波导切开，方便安装螺杆和慢波结构盘片。慢波结构盘片的数量和螺纹杆上的螺纹距需要提前设计好，慢波结构盘片采用的圆筒形状，圆筒外表面凸出一圈连接部，连接部上设置有一个螺纹孔，用于穿过螺杆，螺纹孔的内螺纹与螺杆上的外螺纹啮合，使得螺纹杆在转动的过程中可以带动连接部一起移动。为了防止在螺杆转动过程中因为螺纹啮合力的不同，可能导致慢波结构盘片会绕这螺杆转动，因此在外圆波导的内表面设置卡槽，并在慢波结构盘片的圆筒外表面上设置卡扣，将卡扣卡入卡槽内，通过卡扣力的作用避免慢波结构盘片绕螺杆转动。为了避免慢波结构盘片上的卡扣在卡槽内受力过大，因此，可以在外圆波导内表面设置多个卡槽，并在慢波结构盘片的圆筒外表面设置同样数量的卡扣，当然卡槽需要均匀分布在外圆波导内表面，使得慢波结构盘片上每一个卡扣受力均匀。为了保证慢波结构盘片能沿着外圆波导的轴线运动，因此对于卡槽的设计应该保证卡槽和外圆波导的轴线平行，且卡槽的长度和外圆波导的长度一致，这样每一个慢波结构盘片的卡扣都卡入卡槽内，当螺杆转动时，慢波结构盘片上的卡扣就会在卡槽内跟随一起沿着轴线移动。

为了达到周期可调的目的，使得每两个慢波结构盘片的移动距离相等，需要对螺纹杆的螺距进行调整。需要将第一个慢波结构盘片对应的螺纹距为设定为M，螺杆转动的角度为θ（单位：弧度），那么第一个慢波结构轴向移动距离为就应该为L=θ·M，如果要实现慢波结构周期长度的均匀调节，则第二个慢波结构需轴向移动的距离为2L，第三个慢波结构需轴向移动的距离为3L，……第n个慢波结构需轴向移动的距离为nL。为了实现这一目的，那么需要将第二个慢波结构对应的螺纹距为2M，第三个慢波结构对应的螺纹距为3M，……第n个慢波结构螺纹距为nM。

当螺杆与慢波结构盘片安装完毕后，需要将外圆波导密封起来，通过焊接的方式即可实现。但是为了保证螺杆在转动过程中不会产生轴向运动，因此需要对于螺杆的一端必须固定在外圆波导上，如果固定连接则会导致螺杆不能转动，因此需要通过轴承将螺杆与外圆波导连接在一起，螺杆在轴承内可以自由转动，但是因为轴承固定在外圆波导上不能移动，因此螺杆在转动的过程中就不会出现沿着轴线运动。

根据实际需要，可以调整慢波结构盘片的数量，而本实施例中选用3片，在操作过程中，根据输出频率点的需要，旋转螺杆一定角度θ（单位：弧度），三片盘荷波导片各自轴向移动距离为θ·M，2θ·M，3θ·M。使得三片盘荷波导片各自轴向移动距离为L，2L，3L。这样慢波结构周期长度由p变为p+L,实现中心孔盘荷波导周期均匀可调功能。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种可调慢波结构微波器件装置，其特征在于包括外圆波导和设置在外圆波导内的螺杆和若干个慢波结构盘片，所述若干个慢波结构盘片与外圆波导同轴，螺杆设置在慢波结构盘片与外圆波导之间，且螺杆与外圆波导的轴线平行；

所述每一个慢波结构盘片的固定连接部上设置有螺纹孔，所述螺杆外表面设置有螺纹，螺杆穿过慢波结构盘片上固定连接部位的螺纹孔，螺纹孔的内螺纹与螺杆的外螺纹啮合；

所述若干个慢波结构盘片间依次成等差间距设置并与螺杆连接。

2.根据权利要求1所述的一种可调慢波结构微波器件装置，其特征在于所述外圆波导的内壁上设置有卡槽，慢波结构盘片的固定连接部上设置有卡扣，所述卡扣设置在卡槽内。

3.根据权利要求2所述的一种可调慢波结构微波器件装置，其特征在于所述卡槽沿着外圆波导内壁，且与外圆波导的轴线平行。

4.根据权利要求3所述的一种可调慢波结构微波器件装置，其特征在于所述外圆波导内壁上设置有若干个卡槽，卡槽均匀分布在外圆波导内壁上，且卡槽的长度与外圆波导的长度一致。

5.根据权利要求1所述的一种可调慢波结构微波器件装置，其特征在于所述螺杆的一端通过轴承连接到外圆波导上，使得螺杆只能转动不能沿外圆波导轴线运动。

6.根据权利要求1所述的一种可调慢波结构微波器件装置，其特征在于所述慢波结构盘片的数量可调，两个慢波结构盘片之间的距离可调，两个慢波结构盘片与螺杆连接后的间距可调。

7.根据权利要求6所述的一种可调慢波结构微波器件装置，其特征在于从第一个慢波结构盘片依次到最后一个慢波结构盘片，每一个螺纹孔对应的螺杆上的螺纹距不同。

8.根据权利要求7所述的一种可调慢波结构微波器件装置，其特征在于从第一个慢波结构盘片的螺纹孔到最后一个慢波结构盘片的螺纹孔对应螺杆上的螺纹均逐步变大。

9.根据权利要求8所述的一种可调慢波结构微波器件装置，其特征在于每个螺纹孔对应的螺纹距成等差数列，差值为第一个螺纹孔对应的螺纹距。

10.根据权利要求1～8任一一种可调慢波结构微波器件装置的调整方法，其特征在于：按等差间距设置好慢波结构盘片和螺杆连接后，转动螺杆，慢波结构盘片在螺杆螺纹的带动下做轴线运动，使得每一个慢波结构盘片的沿着外圆波导的轴线运动，运动距离成等差数列，差值为第一个慢波结构盘片的移动距离。