CN109148242B - 一种电磁波振荡器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电磁波振荡器，包括金属圆环、阴极以及输出结构，通过在金属圆环的一个环面刻有不同半径的同心圆槽，置于金属圆环边缘或中心的阴极产生向内或向外边缘的电子注，电子注与同心圆槽互作用产生电磁波，并通过输出结构输出。相对于线性电子注，阴极发射密度都较低，对阴极损耗较小，都能够提高阴极寿命和发射稳定性；电子注的电子运动方向与空间电荷力方向一致或相反，这样不需要聚焦；同时，产生的热量可以通过金属边缘进行散热，散热面积大，可以迅速散热。

Description

一种电磁波振荡器
技术领域
本发明属于微波电真空器件技术领域，更为具体地讲，涉及行波管、速调管、回旋管等真空电子器件中的电磁波振荡器。
背景技术
电磁波振荡器是将直流电能转换为具有一定频率电磁波的器件。高功率高频率电磁波振荡器在电子对抗、先进雷达、战术防御等方面具有巨大的应用价值。
现有技术中高功率高频率的电磁波振荡器采用脉冲功率技术产生高电压脉冲信号，然后用二极管将高电压脉冲信号转换成高压强流电子注，电子注和慢波结构或谐振腔互作用产生电磁波输出。
高功率高频率电磁波振荡器是相对论速调管振荡器和相对论切伦科夫发生器，这些器件都是线性电子注器件，即电子注沿轴向运动，与盘荷波导或类盘荷波导的谐振腔互作用，产生高功率电磁波输出。然而随着功率的提高，线性注振荡器也存在一些缺点：1)阴极发射电流密度高，损耗严重，降低阴极寿命并同时导致发射不均匀性增大；2)电子注互作用传输距离长，聚焦困难；3)散热困难。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种电磁波振荡器，以减小对阴极损耗，同时无需聚焦，散热快速。
为实现上述发明目的，本发明电磁波振荡器，其特征在于，包括：
一个金属圆环，金属圆环的一个环面刻有不同半径的同心圆槽；
阴极，置于金属圆环同心圆槽一侧的边缘或中心；当阴极置于金属圆环边缘时，其产生的电子注从金属圆环边缘产生，向中心发射，当阴极置于金属圆环中心时，其产生的电子注从金属圆环中心产生，向边缘发射；同心圆槽和电子注互作用产生电磁波；
输出结构，用于将产生的电磁波输出。
本发明的目的是这样实现的。
本发明电磁波振荡器包括金属圆环、阴极以及输出结构，通过在金属圆环的一个环面刻有不同半径的同心圆槽，置于金属圆环边缘或中心的阴极产生向内或向外边缘的电子注，电子注与同心圆槽互作用产生电磁波，并通过输出结构输出。相对于线性电子注，阴极发射密度都较低，对阴极损耗较小，都能够提高阴极寿命和发射稳定性；电子注的电子运动方向与空间电荷力方向一致或相反，这样不需要聚焦；同时，产生的热量可以通过金属边缘进行散热，散热面积大，可以迅速散热。
附图说明
图1是本发明电磁波振荡器一种具体实施方式的结构示意图；
图2是图1所示电磁波振荡器电子束由外向内发射图；
图3是图1所示电磁波振荡器产生电磁波信号输出图；
图4是本发明电磁波振荡器另一种具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
图1是本发明电磁波振荡器一种具体实施方式的结构示意图。
在本实施例中，如图1所示，本发明电磁波振荡器包括包括金属圆环1、阴极(未画出)、输出结构2以及外壳3。
金属圆环1的一个环面，在本实施例中，下侧环面刻有5个不同半径的同心圆槽101。
在本实施例中，置于金属圆环1同心圆槽101一侧的边缘，其产生的电子注4从金属圆环1边缘产生，向中心发射，同心圆槽101和电子注4互作用产生电磁波。同理，阴极置于金属圆环1中心，其产生的电子注4从金属圆环中心产生，向边缘发射，同心圆槽101和电子注4互作用也会产生电磁波。
在本实施例中，金属圆环1置于外壳3内，输出结构2为任意位置的同心圆槽缝隙，产生的电磁波从该缝隙输出。在本实施例中，为最外侧的同心圆槽101与外壳3之间的缝隙，产生的电磁波从该缝隙输出。
图2是图1所示电磁波振荡器电子束由外向内发射图。
在本实施例中，如图2所示，电子束从外金属圆环边缘向中心发射，发射密度较低。
图3是图1所示电磁波振荡器产生电磁波信号输出图。
在本实施例中，如图3所示，在电子束发射后，60纳秒即产生稳定的电磁波信号。说明本发明电磁波振荡器是可行的。
图4是本发明电磁波振荡器另一种具体实施方式的结构示意图。
在本实施例中，如图2所示，本发明电磁波振荡器包括金属圆环1、阴极(未画出)、输出结构2。
在本实施例中，如图2所示，本发明电磁波振荡器还包括另一金属圆环1，两个金属圆环1上下相对放置，两个金属圆环1的相对面分别刻有不同半径的同心圆槽101。在本实施例中，如图2所示，同心圆槽101的数量为6个，并且相同大小。
在本实施例中，阴极(未画出)置于两个金属圆环1同心圆槽101一侧的中心，其产生的电子注4从两个金属圆环中心产生，向边缘发射，同心圆槽101和电子注4互作用产生电磁波。同理，阴极也可以置于两个金属圆环1同心圆槽101一侧的边缘，其产生的电子注4从两个金属圆环1边缘产生，向中心发射，同心圆槽101和电子注4互作用也会产生电磁波。
在本实施例中，输出结构为金属圆环外侧(与同心圆槽101相反的一侧)所开的圆形、或椭圆形孔，用于将产生的电磁波输出。当然也可以采用矩形孔。
在具体实施过程中，根据设计不同，金属圆环1的材质可以采用无氧铜、不锈钢、钨等金属材料或合金材料。同心圆槽101的截面可以是矩形，梯形、三角形或顶端为圆弧的矩形。
进一步说明，本发明电磁波振荡器采用金属圆环进行设计，阴极所产生的电子注，无论中心向外发射，还是边缘向内发射，相对于线性电子注阴极发射密度都较低，对阴极损耗较小，都能够提高阴极寿命和发射稳定性。尤其是边缘向内发射，发射密度更低，甚至可以采用常规热阴极发射，具有上万小时的工作寿命。
其次，线性电子注阴极发射的电子注沿轴向(柱坐标的z向)传输，电子注在空间电荷效应的影响下，产生向外(径向或r向)扩散的空间电荷力，如果没有强磁场聚焦，则电子注将打在径向外侧壁上，必须采用螺线管产生强磁场聚焦，才能保证电子注沿轴向传输。本发明电磁波振荡器采用金属圆环进行设计，由中心向外发射，其空间电荷力的方向和电子运动方向一致，所以无需聚焦磁场即可实现电子注由内向外运动。而由边缘向内发射时，虽然空间电荷力方向和运动方向相反，但是由于发射电压赋予电子注较高的初速度，所以空间电荷效应产生的反向力可以忽略不计(线性电子注阴极发射的电子注运动方向和空间电荷效应方向垂直，无法抵消，即使较小的空间电荷力，也会产生径向运动。)，而且该发射方式具有空间电荷密度小的优势，即空间电荷效应小，更加可以忽略不计。
第三，线性电子注阴极产生的电子注沿轴向传输，产生强聚焦磁场的螺线管位于径向外壁外侧，从而产生轴向磁场，然而当电子注和慢波结构互作用产生数百兆瓦电磁波的时候，同时产生巨大热能，外包的螺线管如同保温层，使得巨大热能无法散出，将部分熔化慢波结构，使得线性电子注器件无法正常工作。而本发明电磁波振荡器采用金属圆环进行设计本发明电磁波振荡器采用金属圆环进行设计，无聚焦磁场，这就可以在其圆环外壁，即金属壁上加高速流通的散热液，从而将巨大热能快速散出，防止损坏圆环状振荡器。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (1)

1.一种电磁波振荡器，其特征在于，包括：
一个金属圆环，金属圆环的一个环面刻有不同半径的同心圆槽；
阴极，置于金属圆环同心圆槽一侧的边缘或中心；当阴极置于金属圆环边缘时，其产生的电子注从金属圆环边缘产生，向中心发射，当阴极置于金属圆环中心时，其产生的电子注从金属圆环中心产生，向边缘发射；同心圆槽和电子注互作用产生电磁波；
输出结构，用于将产生的电磁波输出；
外壳，金属圆环置于外壳内，输出结构为置于圆环任意位置的同心圆槽缝隙，产生的电磁波从该缝隙输出。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR871924A (fr) * 1940-07-16 1942-05-22 Radio Electr Soc Fr Dispositif pour ondes ultra-courtes
CN102208315A (zh) * 2011-04-26 2011-10-05 中国人民解放军国防科学技术大学 紧凑型低频段频率可调相对论返波振荡器
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR871924A (fr) * 1940-07-16 1942-05-22 Radio Electr Soc Fr Dispositif pour ondes ultra-courtes
CN102208315A (zh) * 2011-04-26 2011-10-05 中国人民解放军国防科学技术大学 紧凑型低频段频率可调相对论返波振荡器
CN104658838A (zh) * 2015-02-15 2015-05-27 电子科技大学 一种用于大功率源的径向扩展互作用振荡器
CN105244248A (zh) * 2015-10-26 2016-01-13 西北核技术研究所 一种径向结构连续波太赫兹振荡器

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