CN105551917B - 一种Ku波段相对论返波振荡器 - Google Patents

一种Ku波段相对论返波振荡器 Download PDF

Info

Publication number
CN105551917B
CN105551917B CN201610077500.4A CN201610077500A CN105551917B CN 105551917 B CN105551917 B CN 105551917B CN 201610077500 A CN201610077500 A CN 201610077500A CN 105551917 B CN105551917 B CN 105551917B
Authority
CN
China
Prior art keywords
slow
wave
wave structure
agitator
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610077500.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105551917A (zh
Inventor
丁恩燕
陆巍
张运俭
孟凡宝
杨周柄
李正红
马乔生
吴洋
吴朝阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Applied Electronics of CAEP
Original Assignee
Institute of Applied Electronics of CAEP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Applied Electronics of CAEP filed Critical Institute of Applied Electronics of CAEP
Priority to CN201610077500.4A priority Critical patent/CN105551917B/zh
Publication of CN105551917A publication Critical patent/CN105551917A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105551917B publication Critical patent/CN105551917B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/16—Circuit elements, having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube and interacting with the discharge
    • H01J23/18—Resonators
    • H01J23/20—Cavity resonators; Adjustment or tuning thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/16—Circuit elements, having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube and interacting with the discharge
    • H01J23/24—Slow-wave structures, e.g. delay systems

Landscapes

  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

本发明公开一种Ku波段相对论返波振荡器，包括外筒和设置在外筒内的若干个带有中心孔的慢波结构，所述慢波结构为矩形结构，每一个慢波结构的周期一致，且每一个慢波结构的中心孔内径不一致。本发明通过在振荡器慢波结构起始及结束部分采用慢波结构径向尺寸阶梯分布，有利于高功率微波的快速起振及提高束波能量转换效率，可以在较低电压下产生高峰值功率微波。

Description

一种Ku波段相对论返波振荡器
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Ku波段相对论返波振荡器。
背景技术
高功率微波一般是指峰值功率在 100MW 以上、工作频率为 1～300GHz 范围内的电磁波。目前高功率微波的产生一般要依靠高能量的相对论电子束的原理，利用慢波结构上的返波与电子注相互作用而产生微波振荡。契伦柯夫器件是高功率微波器件中人们认识得较早、也是研究得较为深入的器件，而相对论返波管又是契伦柯夫器件中的佼佼者。
通常用 Pf2因子衡量高功率微波器件的性能，即微波峰值功率与辐射电磁波频率平方的乘积。该因子的物理意义是从固定尺寸天线发射的微波信号在目标上的功率密度正比于 Pf2。毫米波通常是指波长在 1mm～10mm 范围内的电磁波，其相应的频率范围为30GHz～300GHz。毫米波的波长介于光波和常规微波之间，具有光波的高探测精度和常规微波的全天候工作性能，因此兼有两者的优点而克服了各自的不足。
尽管毫米波技术有着诱人应用前景，但普通毫米波器件工作在高功率水平时
遇到的主要障碍是功率容量限制。以 O 型慢波器件为例，为保证有效的束波作用和可控的输出模式，其横向尺寸需小于相应的自由空间波长，即满足所谓单模条件；随着频率的升高与波长的缩短，器件电动力学结构的几何尺寸需相应地减小。因而在毫米波段，器件内部作用空间较小，功率容量受到限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种Ku波段相对论返波振荡器，在引导磁场1T，电子束参数电压220kV，电流1.5kA加载下，可产生波长8毫米，功率为200MW的高功率微波。
为满足上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种Ku波段相对论返波振荡器，包括外筒和设置在外筒内的若干个带有中心孔的慢波结构，所述慢波结构为矩形结构，每一个慢波结构的周期一致，且每一个慢波结构的中心孔内径不一致。
在上述技术方案中，所述振荡器沿着输入端方向向输出方向慢波结构的中心孔直径逐步减小。
在上述技术方案中，所述振荡器沿着输入端方向向输出方向第一个慢波结构、第二个慢波结构、第三个慢波结构的中心孔直径逐步减小。
在上述技术方案中，所述振荡器沿着输出端方向向输入方向第一个慢波结构、第二个慢波结构、第三个慢波结构的中心孔直径逐步减小。
在上述技术方案中，所述振荡器沿着输入端方向向输出方向除开第一、第二和最后两个慢波结构，其他的慢波结构中心孔直径相同。
在上述技术方案中，所述振荡器的具有14个周期为3.3mm、外径波纹深度为7.5mm的慢波结构，所述外径波纹深度为7.5mm的慢波部分轴向长度为1.65mm，从输入端到输出端第一个、第二个、第十三个、第十四个慢波结构的内径为6.6mm、6.4mm、6.8mm、7.2mm，其他慢波结构的内径为6.0mm。
在上述技术方案中，在使用时：
在电压为220KV、电流为1.5KA、轴向磁场强度为1T的磁场引导下施加一束电子束输入到振荡器内，沿着所述振荡器的中心轴线施加一束内径为5.2mm、外径为5.6mm的环形空心电子束，
所述电子束在慢波结构区内完成电子束能量转化为高频微波场输出波长为8mm功率为200MW的微波。
在上述技术方案中，所述振荡器的慢波结构与外筒或一体化设置，或慢波结构与外筒分离设置。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在振荡器慢波结构起始及结束部分采用慢波结构径向尺寸阶梯分布，有利于高功率微波的快速起振及提高束波能量转换效率，可以在较低电压下产生高峰值功率微波。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
其中： A尺寸是7.5mm； B尺寸是6.0mm； C尺寸是6.6mm； D尺寸是6.4mm； E尺寸是6.8mm； F尺寸是7.2mm； G尺寸是3.3mm； H尺寸是1.65mm。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所述，本发明的振荡器主要为两部分，一是外围的外筒，二是内部的慢波结构，本发明的振荡器结构上和现有的相对论返波振荡器一致，而本发明的核心点在于对慢波结构中的内径直径的变化，从而实现将高能电子束转换为微波。
本发明的慢波结构由14个周期一致均为3.3mm的矩形结构叠加组成，每一个慢波结构均带有中心孔，所有慢波结构的外径也就是波纹深度均为7.5mm，但是其慢波结构的内径均不一致。慢波结构的外径7.5mm部分的轴线长度为1.65mm。
为了实现本发明的目的，在振荡器的输入方向到输出方向，第一个慢波结构、第二个慢波结构、第三个慢波结构的中心孔内径成等逐步减小，依次为6.6mm、6.4mm、6.0mm，而从输出方向到输入方向第一个慢波结构、第二个慢波结构、第三个慢波结构的中心孔内径为7.2mm、6.8mm、6.0mm，也就是说整个振荡器除开输入端的前两个慢波结构、输出端的后两个慢波结构，中间的10个慢波结构的中心孔直径均为6.0mm。
在这种结构环境下将振荡器设置在引导磁场1T，电子束参数电压220kV，电流1.5kA加载下发出的电子束沿着振荡器的中心轴线穿过，束流为内外直径分别为5.2mm，5.6mm的环形空心电子束，电子束在慢波结构区内将高能电子转换为波长8毫米，功率为200MW的高功率微波。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种Ku波段相对论返波振荡器，包括外筒和设置在外筒内的若干个带有中心孔的慢波结构，其特征在于所述慢波结构为矩形结构，每一个慢波结构的周期一致，
所述振荡器沿着输入端方向向输出方向除开第一、第二和最后两个慢波结构，其他的慢波结构中心孔内直径相同；
所述振荡器沿着输入端方向向输出方向第一个慢波结构、第二个慢波结构、第三个慢波结构的中心孔内直径逐步减小；
所述振荡器沿着输出端方向向输入方向第一个慢波结构、第二个慢波结构、第三个慢波结构的中心孔内直径逐步减小。
2.根据权利要求1所述的一种Ku波段相对论返波振荡器，其特征在于所述振荡器的具有14个周期为3.3mm、外径波纹深度为7.5mm的慢波结构，所述外径波纹深度为7.5mm的慢波部分轴向长度为1.65mm，从输入端到输出端第一个、第二个、第十三个、第十四个慢波结构的内径为6.6mm、6.4mm、6.8mm、7.2mm，其他慢波结构的内径为6.0mm。
3.根据权利要求2所述的一种Ku波段相对论返波振荡器，其特征在于在使用时：
在电压为220KV、电流为1.5KA、轴向磁场强度为1T的磁场引导下施加一束电子束输入到振荡器内，沿着所述振荡器的中心轴线施加一束内径为5.2mm、外径为5.6mm的环形空心电子束，所述电子束在慢波结构区内完成电子束能量转化为高频微波场输出波长为8mm功率为200MW的微波。
4.根据权利要求2所述的一种Ku波段相对论返波振荡器，其特征在于所述振荡器的慢波结构与外筒或一体化设置，或慢波结构与外筒分离设置。
CN201610077500.4A 2016-02-04 2016-02-04 一种Ku波段相对论返波振荡器 Active CN105551917B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610077500.4A CN105551917B (zh) 2016-02-04 2016-02-04 一种Ku波段相对论返波振荡器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610077500.4A CN105551917B (zh) 2016-02-04 2016-02-04 一种Ku波段相对论返波振荡器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105551917A CN105551917A (zh) 2016-05-04
CN105551917B true CN105551917B (zh) 2017-04-12

Family

ID=55831037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610077500.4A Active CN105551917B (zh) 2016-02-04 2016-02-04 一种Ku波段相对论返波振荡器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105551917B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4370596A (en) * 1970-05-01 1983-01-25 Raytheon Company Slow-wave filter for electron discharge device
US5742209A (en) * 1996-07-10 1998-04-21 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Four cavity efficiency enhanced magnetically insulated line oscillator
KR100873492B1 (ko) * 2007-12-27 2008-12-15 한국전기연구원 마이크로파 발진이 빠르게 안정화되는 자기 절연된 선형발진기
CN103137399A (zh) * 2013-02-01 2013-06-05 中国人民解放军国防科学技术大学 同轴提取长脉冲相对论返波振荡器
CN103346056A (zh) * 2013-06-24 2013-10-09 合肥工业大学 两级串联的太赫兹慢波结构
CN103456587A (zh) * 2013-09-11 2013-12-18 中国人民解放军国防科学技术大学 跨波段机械调频相对论返波振荡器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4370596A (en) * 1970-05-01 1983-01-25 Raytheon Company Slow-wave filter for electron discharge device
US5742209A (en) * 1996-07-10 1998-04-21 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Four cavity efficiency enhanced magnetically insulated line oscillator
KR100873492B1 (ko) * 2007-12-27 2008-12-15 한국전기연구원 마이크로파 발진이 빠르게 안정화되는 자기 절연된 선형발진기
CN103137399A (zh) * 2013-02-01 2013-06-05 中国人民解放军国防科学技术大学 同轴提取长脉冲相对论返波振荡器
CN103346056A (zh) * 2013-06-24 2013-10-09 合肥工业大学 两级串联的太赫兹慢波结构
CN103456587A (zh) * 2013-09-11 2013-12-18 中国人民解放军国防科学技术大学 跨波段机械调频相对论返波振荡器

Also Published As

Publication number Publication date
CN105551917A (zh) 2016-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106253031B (zh) 亚微秒级长脉冲高效率相对论切伦科夫振荡器
CN106449337B (zh) 一种长脉冲相对论返波振荡器
CN105869970B (zh) 一种跨波段双频相对论返波振荡器
CN105869972B (zh) 一种大跨波段双频可控相对论返波振荡器
CN104465275B (zh) 一种捷变频相对论返波管振荡器
CN105261541B (zh) 高功率径向线相对论速调管放大器
CN103516327A (zh) 高功率同轴结构过模表面波振荡器及太赫兹波产生方法
CN107527781B (zh) 一种可直接输出te11模式电磁波的双频相对论返波振荡器
CN104064422A (zh) 一种小型全金属慢波器件
CN108807115B (zh) 一种末端全反射高功率微波器件
CN107591604A (zh) 一种可输出双频te11模式电磁波的双电子注相对论返波振荡器
CN106971929A (zh) 一种跨波段多频可控相对论返波振荡器
CN104835706B (zh) 一种相对论速调管放大器输出腔
US5412283A (en) Proton accelerator using a travelling wave with magnetic coupling
CN111584330A (zh) 一种频率在c、x波段转换的切伦科夫微波发生器
CN101728182A (zh) 一种椭圆形带状注电子枪结构
CN106783476B (zh) 一种双频径向连续波太赫兹斜注管
CN105551917B (zh) 一种Ku波段相对论返波振荡器
CN105470074B (zh) 一种磁绝缘线振荡器
CN205542691U (zh) 一种产生8毫米波的相对论返波振荡器
CN109585242B (zh) 一种双频高功率微波产生器
CN108615665B (zh) 一种利用磁体尾场的相对论返波振荡器
CN115954249A (zh) 一种基于超辐射机制的同轴型相对论返波管
CN205319119U (zh) 一种磁绝缘线振荡器
CN108831815A (zh) 一种周期性电介质填充同轴高功率微波器件

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant