CN109192638B - 一种应用在rbwo中的同轴双环形阴极在线调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高功率微波技术领域的高功率微波源器件，尤其是一种应用在RBWO中的同轴双环形阴极在线调节装置，包括阴极杆、外阴极头、内阴极头、四根径向旋转传动杆、四根轴向旋转传动杆、四根轴向水平移动传动杆、四个连接销、四个径向调节锥齿轮、四个轴向调节锥齿轮、四个伺服电机；整个结构关于中心轴线旋转对称；本发明克服了通常频率调谐RBWO调节方式复杂、调节带宽窄、工作频段较低等不足，仅通过调节内外阴极的伸出与缩进，即可实现跨X、Ka波段大间隔频率可微调，并且还可实现双波段同时输出，对于设计该类型器件具有重要的借鉴意义。

Description

一种应用在RBWO中的同轴双环形阴极在线调节装置

技术领域

本发明涉及高功率微波技术领域的高功率微波源器件，尤其是一种应用在相对论返波振荡器(Relativistic Backward-Wave Oscillator，简称为RBWO)中的同轴双环形阴极在线调节装置。

背景技术

高功率微波通常是指功率大于100MW、频率介于0.1GHz～100GHz的电磁波。高功率微波源是指用于产生高功率微波的相对论电真空器件，该类器件中的绝大多数是由强流相对论电子束驱动的。近二十年来，受到等离子体热核聚变、高功率雷达、高能射频加速器、定向能武器、天地功率传送等应用的牵引，高功率微波源技术得到了迅速发展。

频率可调谐是高功率微波源的重要发展方向之一，在工业和国防领域具有重要的应用价值。高功率微波源的频率调谐方式主要包括电调谐、机械调谐两种方式。电调谐指通过改变外加电压、导引磁场的大小实现工作频率调谐，在磁控管、回旋管等器件中应用较多。机械调谐指通过改变器件电动力学结构实现工作频率调谐，在RBWO中应用较多。RBWO是一种基于切伦科夫辐射机制的高功率微波源，其利用强流相对论电子束与慢波结构中的返向空间谐波相互作用，产生自激振荡，形成相干微波辐射，具有高功率、高效率以及适合重频运行等特点，受到了广泛重视。

目前，RBWO主要通过改变慢波结构的周期长度、前端漂移段的长度、后端提取腔的长度、内导体的长度等两种以上结构组合调节实现频率调节，主要不足如下：(1)通常为波段内频率调节，调节带宽较窄调节带宽通常小于10％；(2)即使能实现跨波段调频，也只能在相邻的波段进行调频，频率间隔较小；(3)工作频段较低，通常为Ku波段以下的低频段。

因此，亟需采用新的设计思想，研究一种调节范围大(跨波段大间隔调频)、高频段的RBWO。采用同轴双环形阴极在线调节装置，仅通过在线(不打开真空室)控制内、外阴极的伸出与缩进，可使内、外阴极发射的电子束分别与内、外两套电磁结构(分别属于不同波段)作用，即可实现某一波段的微波单独输出，又可实现双波段微波同时输出。该技术方案尚未有公开报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供了一种同轴双环形阴极在线调节装置，采用它可以克服频率调谐RBWO调节带宽窄(波段内调节或波段调节间隔小)、工作频段较低(低于Ku波段)等不足，仅通过在线调节内、外阴极的伸出与缩进，即可实现跨X、Ka波段频率可调(即某一波段单独输出)，并且还可实现双波段同时输出。

本发明的技术方案是：

一种同轴双环形阴极在线调节装置，包括阴极杆1、外阴极头2、内阴极头3、一号径向旋转传动杆4A、二号径向旋转传动杆4B、三号径向旋转传动杆4C、四号径向旋转传动杆4D、一号轴向旋转传动杆5A、二号轴向旋转传动杆5B、三号轴向旋转传动杆5C、四号轴向旋转传动杆5D、一号轴向水平移动传动杆6A、二号轴向水平移动传动杆6B、三号轴向水平移动传动杆6C、四号轴向水平移动传动杆6D、一号连接销7A、二号连接销7B、三号连接销7C、四号连接销7D、一号径向调节锥齿轮8A、二号径向调节锥齿轮8B、三号径向调节锥齿轮8C、四号径向调节锥齿轮8D、一号轴向调节锥齿轮9A、二号轴向调节锥齿轮9B、三号轴向调节锥齿轮9C、四号轴向调节锥齿轮9D、一号伺服电机10A、二号伺服电机10B、三号伺服电机10C、四号伺服电机10D；整个结构关于中心轴线旋转对称。

阴极杆1是一个外

内

右端封闭的空心薄壁圆筒，右侧封闭端面分别同心切除外

和外

宽2.5mm的两个圆弧通槽，每个圆弧通槽均匀分布4根宽5mm的筋；左侧角向均匀开4个

的定位通孔。外阴极头2是一个外

内

长50mm的薄壁圆管，管身左侧均匀切除4个宽5mm、长40mm的插槽，左端角向均匀开2个

的定位通孔。内阴极头3是一个外径

内径

长70mm的薄壁圆管，左端管身均匀切除4个宽5mm、长40mm的插槽，左端角向均匀开2个

的定位通孔。阴极杆1右侧端面

与

的圆弧通槽分别与外阴极头2、内阴极头3切除5mm插槽后的管身进行滑动配合，使外阴极头2、内阴极头3的管身可插入阴极杆1右端的圆弧通槽进行轴向水平移动。

一号径向旋转传动杆4A、二号径向旋转传动杆4B、三号径向旋转传动杆4C、四号径向旋转传动杆4D均为

的圆柱金属杆，其上端分别与一号伺服电机10A、二号伺服电机10B、三号伺服电机10C、四号伺服电机10D连接，下端穿过阴极杆1筒壁左侧上的4个定位通孔后，分别与一号径向调节锥齿轮8A、二号径向调节锥齿轮8B、三号径向调节锥齿轮8C、四号径向调节锥齿轮8D连接。

一号轴向旋转传动杆5A、二号轴向旋转传动杆5B、三号轴向旋转传动杆5C、四号轴向旋转传动杆5D均为

的圆柱金属杆，其右端开深40mm的M6内螺纹孔，左端分别与一号轴向调节锥齿轮9A、二号轴向调节锥齿轮9B、三号轴向调节锥齿轮9C、四号轴向调节锥齿轮9D连接。上述一号径向调节锥齿轮8A、二号径向调节锥齿轮8B、三号径向调节锥齿轮8C、四号径向调节锥齿轮8D分别与一号轴向调节锥齿轮9A、二号轴向调节锥齿轮9B、三号轴向调节锥齿轮9C、四号轴向调节锥齿轮9D垂直啮合，将径向旋转传动杆的绕自身轴线的轴向旋转转换为轴向旋转传动杆轴向旋转。

一号轴向水平移动传动杆6A、二号轴向水平移动传动杆6B、三号轴向水平移动传动杆6C、四号轴向水平移动传动杆6D均为总长30mm圆柱金属杆，左端为长10mm的M6外螺纹头，右端为

长20mm的圆柱金属杆，右端尾部开一个

的定位通孔。其左端外螺纹头分别与一号轴向旋转传动杆5A、二号轴向旋转传动杆5B、三号轴向旋转传动杆5C、四号轴向旋转传动杆5D右端的内螺纹孔连接。

一号连接销7A、二号连接销7B、三号连接销7C、四号连接销7D均为

长12.5mm的圆柱金属杆。一号轴向水平移动传动杆6A、三号轴向水平移动传动杆6C右端定位通孔与内阴极头3的定位通孔通过一号连接销7A、三号连接销7C相连；二号轴向水平移动传动杆6B、四号轴向水平移动传动杆6D右端定位通孔与外阴极头2的定位通孔通过二号连接销7B、四号连接销7D相连。

在此，将一号径向旋转传动杆4A、三号径向旋转传动杆4C两根径向旋转传动杆，与一号轴向旋转传动杆5A、三号轴向旋转传动杆5C两根轴向旋转传动杆，命名为内阴极头一级传动组；将二号径向旋转传动杆4B、四号径向旋转传动杆4D两根径向旋转传动杆，与二号轴向旋转传动杆5B、四号轴向旋转传动杆5D两根轴向旋转传动杆，命名为外阴极头一级传动组；将一号轴向水平移动传动杆6A、三号轴向水平移动传动杆6C两根轴向水平移动传动杆，与一号轴向旋转传动杆5A、三号轴向旋转传动杆5C两根轴向旋转传动杆，命名为内阴极头二级传动组；将二号轴向水平移动传动杆6B、四号轴向水平移动传动杆6D两根轴向水平移动传动杆，与二号轴向旋转传动杆5B、四号轴向旋转传动杆5D两根轴向旋转传动杆，命名为外阴极头二级传动组；

当内阴极头一级传动组的一号径向旋转传动杆4A、三号径向旋转传动杆4C绕自身轴线轴向旋转时，通过垂直啮合的锥齿轮将带动一号轴向旋转传动杆5A、三号轴向旋转传动杆5C旋转；当外阴极头一级传动组的二号径向旋转传动杆4B、四号径向旋转传动杆4D绕自身轴线轴向旋转时，通过垂直啮合的锥齿轮将带动二号轴向旋转传动杆5B、四号轴向旋转传动杆5D旋转；

当内阴极头二级传动组的一号轴向旋转传动杆5A、三号轴向旋转传动杆5C同时、同转速、同旋转方向旋转时，一号轴向水平移动传动杆6A、三号轴向水平移动传动杆6C会沿水平方向同时、同速度进行平移运动，通过一号连接销7A、三号连接销7C带动内阴极头3进行匀速平移运动。当外阴极头二级传动组的二号轴向旋转传动杆5B、四号轴向旋转传动杆5D同时、同转速、同旋转方向旋转时，二号轴向水平移动传动杆6B、四号轴向水平移动传动杆6D会沿水平方向同时、同速度进行平移运动，通过二号连接销7B、四号连接销7D带动外阴极头2进行匀速平移运动。

当连接销7轴向移动到阴极杆1右端时，由于阴极杆1右端的阻挡将无法进一步轴向水平移动，起到限位作用；当外阴极头2、内阴极头3伸入阴极杆1过长，由于阴极杆1右侧端面圆弧通槽上的筋的阻挡将无法进一步轴向水平移动起到限位作用。

此外，当内阴极头二级传动组的一号轴向旋转传动杆5A、三号轴向旋转传动杆5C同时、同转速、同方向旋转时，一号轴向水平移动传动杆6A、三号轴向水平移动传动杆6C也会同时、同转速、同方向旋转，进而通过一号连接销7A、三号连接销7C带动内阴极头3同时、同转速、同方向旋转。但是由于阴极杆1圆弧通槽上筋的阻挡无法旋转起到限位作用。

当外阴极头二级传动组的二号轴向旋转传动杆5B、四号轴向旋转传动杆5D同时、同转速、同方向旋转时，二号轴向水平移动传动杆6B、四号轴向水平移动传动杆6D也会同时、同转速、同方向旋转，进而通过二号连接销7B、四号连接销7D带动外阴极头2同时、同转速、同方向旋转；但是由于阴极杆1圆弧通槽上筋的阻挡无法旋转起到限位作用。

当一号伺服电机10A、三号伺服电机10C同时、同转速、不同旋转方向带动内阴极头一级传动组的一号径向旋转传动杆4A、三号径向旋转传动杆4C绕自身轴线轴向旋转时，通过一号径向调节锥齿轮8A、三号径向调节锥齿轮8C与一号轴向调节锥齿轮9A、三号轴向调节锥齿轮9C的啮合作用带动内阴极头一级传动组的一号轴向旋转传动杆5A、三号轴向旋转传动杆5C同方向旋转。当内阴极头一级传动组的一号轴向旋转传动杆5A、三号轴向旋转传动杆5C同方向旋转时，内阴极头二级传动组的一号轴向水平移动传动杆6A、三号轴向水平移动传动杆6C通过螺纹进行同方向的水平移动。当内阴极头二级传动组的一号轴向水平移动传动杆6A、三号轴向水平移动传动杆6C进行同方向的水平移动时，一号连接销7A、三号连接销7C拉动或推动内阴极头同方向的水平移动。

当二号伺服电机10B、四号伺服电机10D同时、同转速、不同旋转方向带动外阴极头一级传动组的二号径向旋转传动杆4B、四号径向旋转传动杆4D绕自身轴线轴向旋转时，通过二号径向调节锥齿轮8B、四号径向调节锥齿轮8D与二号轴向调节锥齿轮9B、四号轴向调节锥齿轮9D的啮合作用带动外阴极头一级传动组的二号轴向旋转传动杆5B、四号轴向旋转传动杆5D同方向旋转。当外阴极头一级传动组的二号轴向旋转传动杆5B、四号轴向旋转传动杆5D同方向旋转时，外阴极头二级传动组的二号轴向水平移动传动杆6B、四号轴向水平移动传动杆6D通过螺纹进行同方向的水平移动。当外阴极头二级传动组的二号轴向水平移动传动杆6B、四号轴向水平移动传动杆6D进行同方向的水平移动时，二号连接销7B、四号连接销7D拉动或推动外阴极头同方向的水平移动。

本发明的工作原理是：

内阴极头一级传动组的一号、三号径向旋转传动杆与一号、三号轴向旋转传动杆的锥齿轮垂直啮合，外阴极头一级传动组的二号、四号径向旋转传动杆与二号、四号轴向旋转传动杆的锥齿轮垂直啮合。当伺服电机带动径向旋转传动杆发生自转时，通过两个锥齿轮传导使轴向旋转传动杆自转。当内、外阴极头二级传动组的2根轴向旋转传动杆同时、同转速、同旋转方向旋转时，轴向水平移动传动杆通过螺纹会沿水平方向进行平移运动，通过连接销带动内、外阴极头进行平移运动。当伺服电机同时、同转速、不同旋转方向带动内、外阴极头一级传动组的径向旋转传动杆绕自身轴线轴向旋转时，通过锥齿轮的作用带动内、外阴极头一级传动组的轴向旋转传动杆同旋转方向旋转。当内、外阴极头一级传动组的轴向旋转传动杆同旋转方向旋转时，内、外阴极头二级传动组的轴向水平移动传动轴通过螺纹进行同方向的水平移动。当内、外阴极头二级传动组的轴向水平移动传动轴进行同方向的水平移动时，连接销拉动或推动内、外阴极头同方向的水平移动。

与现有技术相比，采用本发明可达到以下技术效果：

1、本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置，仅通过调节内外阴极的伸出与缩进，使其产生的电子束分别与内外电磁结构作用，即可实现跨波段频率可调，又可实现双波段同时输出，频率调节范围大。且内外两种电磁结构工作过程相对独立，可以增大输出微波工作波段的间隔，为设计其它波段的器件提供参考。

2、本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置，通过结构的合理设计，可通过控制步进电机驱动机械调节装置，在不打开微波源真空室的条件下，在线就可实现对内外阴极的调节，实施方案简单易行。

3、本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置，通过调节内外阴极的长度，可以使两个波段均能实现较高的束-波作用效率。内外阴极的长度，能对束-波作用产生具有最优效果的峰值。

具体请参考根据本发明的同轴双环形阴极在线调节装置提出的各种实施例的如下描述，将使得本发明的上述和其它方面显而易见。

附图说明

图1为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的立体示意图；

图2为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的装配剖视图(图2中的标注4、5、6、7、8、9表示径向旋转传动杆4A、4B、4C、4D；轴向旋转传动杆5A、5B、5C、5D，轴向水平移动传动杆6A、6B、6C、6D，连接销7A、7B、7C、7D，径向调节锥齿轮8A、8B、8C、8D和轴向调节锥齿轮9A、9B、9C、9D中的任意一个)；

图3为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的径向旋转传动杆、轴向旋转传动杆、锥齿轮、轴向水平移动传动杆组合的结构示意图；

图4为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的径向旋转传动杆、轴向旋转传动杆、锥齿轮、轴向水平移动传动杆组合的三维建模剖视图；

图5为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的阴极杆1的结构示意图

图6为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的外阴极头2的结构示意图；

图7为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的内阴极头3的结构示意图；

图8为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的阴极杆1与外阴极头2、内阴极头3连接的结构示意图；

图9为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的内阴极头3与轴向水平移动传动杆6连接的结构示意图；

图10为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的外阴极头2与轴向水平移动传动杆连接的结构示意图；

图11为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的1级传动组的结构示意图；

图12为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的2级传动组的结构示意图；

图13为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的内阴极头3与内阴极头2级传动组连接的结构示意图；

图14为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的外阴极头2与外阴极头2级传动组连接的结构示意图；

图15为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的水平向左移动限位及旋转限位的结构示意图；

图16为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的水平向右移动限位的结构示意图；

图17为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的锥齿轮8、9的三维建模结构示意图。

具体实施方式

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明同轴双环形阴极在线调节装置的一种实施方式的立体示意图。

图2为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的装配剖视图。

图3为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的径向旋转传动杆、轴向旋转传动杆、锥齿轮、轴向水平移动传动杆组合的结构示意图。

图4为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的径向旋转传动杆、轴向旋转传动杆、锥齿轮、轴向水平移动传动杆组合的三维建模剖视图；

本发明阴极杆1、外阴极头2、内阴极头3、一号径向旋转传动杆4A、二号径向旋转传动杆4B、三号径向旋转传动杆4C、四号径向旋转传动杆4D、一号轴向旋转传动杆5A、二号轴向旋转传动杆5B、三号轴向旋转传动杆5C、四号轴向旋转传动杆5D、一号轴向水平移动传动杆6A、二号轴向水平移动传动杆6B、三号轴向水平移动传动杆6C、四号轴向水平移动传动杆6D、一号连接销7A、二号连接销7B、三号连接销7C、四号连接销7D、一号径向调节锥齿轮8A、二号径向调节锥齿轮8B、三号径向调节锥齿轮8C、四号径向调节锥齿轮8D、一号轴向调节锥齿轮9A、二号轴向调节锥齿轮9B、三号轴向调节锥齿轮9C、四号轴向调节锥齿轮9D、一号伺服电机10A、二号伺服电机10B、三号伺服电机10C、四号伺服电机10D；整个结构关于中心轴线旋转对称。

图5为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的阴极杆1的结构示意图。

阴极杆1是一个外

内

右端封闭的空心薄壁圆筒，右侧封闭端面分别同心切除外

和外

宽2.5mm的两个圆弧通槽，每个圆弧通槽均匀分布4根宽5mm的筋；左侧角向均匀开4个

的定位通孔。

图6为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施的外阴极头2的结构示意图。

外阴极头2是一个外

内

长50mm的薄壁圆管，管身左侧均匀切除4个宽5mm、长40mm的插槽，左端角向均匀开2个

的定位通孔。

图7为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施的内阴极头3的结构示意图。

内阴极头3是一个外径

内径

长70mm的薄壁圆管，左端管身均匀切除4个宽5mm、长40mm的插槽，左端角向均匀开2个

的定位通孔。

图8为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的阴极杆1与外阴极头2、内阴极头3连接的结构示意图；

阴极杆1右侧端面

与

的圆弧通槽分别与外阴极头2、内阴极头3切除5mm插槽后的管身进行滑动配合，使外阴极头2、内阴极头3的管身可插入阴极杆1右端的圆弧通槽进行轴向水平移动

图9为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的内阴极头3与轴向水平移动传动杆连接的结构示意图；

图10为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的外阴极头2与轴向水平移动传动杆连接的结构示意图；

一号连接销7A、二号连接销7B、三号连接销7C、四号连接销7D均为

长12.5mm的圆柱金属杆。一号轴向水平移动传动杆6A、三号轴向水平移动传动杆6C右端定位通孔与内阴极头3的定位通孔通过一号连接销7A、三号连接销7C相连；二号轴向水平移动传动杆6B、四号轴向水平移动传动杆6D右端定位通孔与外阴极头2的定位通孔通过二号连接销7B、四号连接销7D相连。

图11为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施的1级传动组的结构示意图。

一号径向旋转传动杆4A、二号径向旋转传动杆4B、三号径向旋转传动杆4C、四号径向旋转传动杆4D均为

的圆柱金属杆，其上端分别与一号伺服电机10A、二号伺服电机10B、三号伺服电机10C、四号伺服电机10D连接，下端穿过阴极杆1筒壁左侧上的4个定位通孔后，分别与一号径向调节锥齿轮8A、二号径向调节锥齿轮8B、三号径向调节锥齿轮8C、四号径向调节锥齿轮8D连接。

一号轴向旋转传动杆5A、二号轴向旋转传动杆5B、三号轴向旋转传动杆5C、四号轴向旋转传动杆5D均为

的圆柱金属杆，其右端开深40mm的M6内螺纹孔，左端分别与一号轴向调节锥齿轮9A、二号轴向调节锥齿轮9B、三号轴向调节锥齿轮9C、四号轴向调节锥齿轮9D连接。上述一号径向调节锥齿轮8A、二号径向调节锥齿轮8B、三号径向调节锥齿轮8C、四号径向调节锥齿轮8D分别与一号轴向调节锥齿轮9A、二号轴向调节锥齿轮9B、三号轴向调节锥齿轮9C、四号轴向调节锥齿轮9D垂直啮合，将径向旋转传动杆绕自身轴线的轴向旋转转换为轴向旋转传动杆轴向旋转。

当内阴极头一级传动组的一号径向旋转传动杆4A、三号径向旋转传动杆4C绕自身轴线轴向旋转时，通过垂直啮合的锥齿轮将带动一号轴向旋转传动杆5A、三号轴向旋转传动杆5C旋转；当外阴极头一级传动组的二号径向旋转传动杆4B、四号径向旋转传动杆4D绕自身轴线轴向旋转时，通过垂直啮合的锥齿轮将带动二号轴向旋转传动杆5B、四号轴向旋转传动杆5D旋转；当内阴极头二级传动组的一号轴向旋转传动杆5A、三号轴向旋转传动杆5C同时、同转速、同旋转方向旋转时，一号轴向水平移动传动杆6A、三号轴向水平移动传动杆6C会沿水平方向同时、同速度进行平移运动，通过一号连接销7A、三号连接销7C带动内阴极头3进行匀速平移运动。

图12为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施的二级传动组的结构示意图。

一号轴向水平移动传动杆6A、二号轴向水平移动传动杆6B、三号轴向水平移动传动杆6C、四号轴向水平移动传动杆6D均为总长30mm圆柱金属杆，左端为长10mm的M6外螺纹头，右端为

长20mm的圆柱金属杆，右端尾部开一个

的定位通孔。其左端外螺纹头分别与一号轴向旋转传动杆5A、二号轴向旋转传动杆5B、三号轴向旋转传动杆5C、四号轴向旋转传动杆5D右端的内螺纹孔连接。

图13为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的内阴极头3与内阴极头2级传动组连接的结构示意图；

图14为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的外阴极头2与外阴极头2级传动组连接的结构示意图；

当内阴极头二级传动组的一号轴向旋转传动杆5A、三号轴向旋转传动杆5C同时、同转速、同旋转方向旋转时，一号轴向水平移动传动杆6A、三号轴向水平移动传动杆6C会沿水平方向同时、同速度进行平移运动，通过一号连接销7A、三号连接销7C带动内阴极头3进行匀速平移运动。当外阴极头二级传动组的二号轴向旋转传动杆5B、四号轴向旋转传动杆5D同时、同转速、同旋转方向旋转时，二号轴向水平移动传动杆6B、四号轴向水平移动传动杆6D会沿水平方向同时、同速度进行平移运动，通过二号连接销7B、四号连接销7D带动外阴极头2进行匀速平移运动。

图15为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的水平向左移动限位及旋转限位的结构示意图；

图16为本发明提供的同轴双环形阴极在线调节装置优选实施例的水平向右移动限位的结构示意图；

当连接销7轴向移动到阴极杆1右端时，由于阴极杆1右端的阻挡将无法进一步轴向水平移动，起到限位作用；当外阴极头2、内阴极头3伸入阴极杆1过长，由于阴极杆1右侧端面圆弧通槽上的筋的阻挡将无法进一步轴向水平移动起到，限位作用。

此外，当内阴极头二级传动组的一号轴向旋转传动杆5A、三号轴向旋转传动杆5C同时、同转速、同方向旋转时，一号轴向水平移动传动杆6A、三号轴向水平移动传动杆6C也会同时、同转速、同方向旋转，进而通过一号连接销7A、三号连接销7C带动内阴极头3同时、同转速、同方向旋转。但是由于阴极杆1圆弧通槽上筋的阻挡无法旋转起到限位作用。

当外阴极头二级传动组的二号轴向旋转传动杆5B、四号轴向旋转传动杆5D同时、同转速、同方向旋转时，二号轴向水平移动传动杆6B、四号轴向水平移动传动杆6D也会同时、同转速、同方向旋转，进而通过二号连接销7B、四号连接销7D带动外阴极头2同时、同转速、同方向旋转；但是由于阴极杆1圆弧通槽上筋的阻挡无法旋转起到限位作用。

当一号伺服电机10A、三号伺服电机10C同时、同转速、不同旋转方向带动内阴极头一级传动组的一号径向旋转传动杆4A、三号径向旋转传动杆4C绕自身轴线轴向旋转时，通过一号径向调节锥齿轮8A、三号径向调节锥齿轮8C与一号轴向调节锥齿轮9A、三号轴向调节锥齿轮9C的啮合作用带动内阴极头一级传动组的一号轴向旋转传动杆5A、三号轴向旋转传动杆5C同方向旋转。当内阴极头一级传动组的一号轴向旋转传动杆5A、三号轴向旋转传动杆5C同方向旋转时，内阴极头二级传动组的一号轴向水平移动传动杆6A、三号轴向水平移动传动杆6C通过螺纹进行同方向的水平移动。当内阴极头二级传动组的一号轴向水平移动传动杆6A、三号轴向水平移动传动杆6C进行同方向的水平移动时，一号连接销7A、三号连接销7C拉动或推动内阴极头同方向的水平移动。

当二号伺服电机10B、四号伺服电机10D同时、同转速、不同旋转方向带动外阴极头一级传动组的二号径向旋转传动杆4B、四号径向旋转传动杆4D绕自身轴线轴向旋转时，通过二号径向调节锥齿轮8B、四号径向调节锥齿轮8D与二号轴向调节锥齿轮9B、四号轴向调节锥齿轮9D的啮合作用带动外阴极头一级传动组的二号轴向旋转传动杆5B、四号轴向旋转传动杆5D同方向旋转。当外阴极头一级传动组的二号轴向旋转传动杆5B、四号轴向旋转传动杆5D同方向旋转时，外阴极头二级传动组的二号轴向水平移动传动杆6B、四号轴向水平移动传动杆6D通过螺纹进行同方向的水平移动。当外阴极头二级传动组的二号轴向水平移动传动杆6B、四号轴向水平移动传动杆6D进行同方向的水平移动时，二号连接销7B、四号连接销7D拉动或推动外阴极头同方向的水平移动。

采用同轴双环形阴极在线调节装置，仅通过在线(不打开真空室)控制内、外阴极的伸出与缩进，可使内、外阴极发射的电子束分别与内、外两套电磁结构(分别属于不同波段)作用，即可实现某一波段的微波单独输出，又可实现双波段微波同时输出

由上述结果可知，本发明克服了通常频率调谐RBWO调节方式复杂(多为两种以上结构参数的机械调节)、调节带宽窄(波段内调节或跨相邻波段的调频)、工作频段较低(ku波段以下)等不足，仅通过调节内外阴极的伸出与缩进，即可实现跨X、Ka波段大间隔频率可微调，并且还可实现双波段同时输出，对于设计该类型器件具有重要的借鉴意义。

当然，在本优选实施例中，各部件之间也可以采用其他连接方式，器件结构也可采用其它材料加工，以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

本领域技术人员将清楚本发明的范围不限制于以上讨论的示例，有可能对其进行若干改变和修改，而不脱离所附权利要求书限定的本发明的范围。尽管己经在附图和说明书中详细图示和描述了本发明，但这样的说明和描述仅是说明或示意性的，而非限制性的。本发明并不限于所公开的实施例。

通过对附图，说明书和权利要求书的研究，在实施本发明时本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的变形。在权利要求书中，术语“包括”不排除其他步骤或元素。在彼此不同的从属权利要求中引用的某些措施的事实不意味着这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求书中的任何参考标记不构成对本发明的范围的限制。

Claims (1)

1.一种同轴双环形阴极在线调节装置，其特征在于：所述调节装置包括阴极杆(1)、外阴极头(2)、内阴极头(3)、一号径向旋转传动杆(4A)、二号径向旋转传动杆(4B)、三号径向旋转传动杆(4C)、四号径向旋转传动杆(4D)、一号轴向旋转传动杆(5A)、二号轴向旋转传动杆(5B)、三号轴向旋转传动杆(5C)、四号轴向旋转传动杆(5D)、一号轴向水平移动传动杆(6A)、二号轴向水平移动传动杆(6B)、三号轴向水平移动传动杆(6C)、四号轴向水平移动传动杆(6D)、一号连接销(7A)、二号连接销(7B)、三号连接销(7C)、四号连接销(7D)、一号径向调节锥齿轮(8A)、二号径向调节锥齿轮(8B)、三号径向调节锥齿轮(8C)、四号径向调节锥齿轮(8D)、一号轴向调节锥齿轮(9A)、二号轴向调节锥齿轮(9B)、三号轴向调节锥齿轮(9C)、四号轴向调节锥齿轮(9D)、一号伺服电机(10A)、二号伺服电机(10B)、三号伺服电机(10C)、四号伺服电机(10D)；整个结构关于中心轴线旋转对称；

阴极杆(1)是一个外

内

右端封闭的空心薄壁圆筒，右侧封闭端面分别同心切除外

和外

宽2.5mm的两个圆弧通槽，每个圆弧通槽均匀分布4根宽5mm的筋；左侧角向均匀开4个

的定位通孔；外阴极头(2)是一个外

内

长50mm的薄壁圆管，管身左侧均匀切除4个宽5mm、长40mm的插槽，左端角向均匀开2个

的定位通孔；内阴极头(3)是一个外径

内径

长70mm的薄壁圆管，左端管身均匀切除4个宽5mm、长40mm的插槽，左端角向均匀开2个

的定位通孔；阴极杆(1)右侧端面

与

的圆弧通槽分别与外阴极头(2)、内阴极头(3)切除5mm插槽后的管身进行滑动配合，使外阴极头(2)、内阴极头(3)的管身可插入阴极杆(1)右端的圆弧通槽进行轴向水平移动；

一号径向旋转传动杆(4A)、二号径向旋转传动杆(4B)、三号径向旋转传动杆(4C)、四号径向旋转传动杆(4D)均为

的圆柱金属杆，其上端分别与一号伺服电机(10A)、二号伺服电机(10B)、三号伺服电机(10C)、四号伺服电机(10D)连接，下端穿过阴极杆(1)筒壁左侧上的4个定位通孔后，分别与一号径向调节锥齿轮(8A)、二号径向调节锥齿轮(8B)、三号径向调节锥齿轮(8C)、四号径向调节锥齿轮(8D)连接；

一号轴向旋转传动杆(5A)、二号轴向旋转传动杆(5B)、三号轴向旋转传动杆(5C)、四号轴向旋转传动杆(5D)均为

的圆柱金属杆，其右端开深40mm的M6内螺纹孔，左端分别与一号轴向调节锥齿轮(9A)、二号轴向调节锥齿轮(9B)、三号轴向调节锥齿轮(9C)、四号轴向调节锥齿轮(9D)连接；所述一号径向调节锥齿轮(8A)、二号径向调节锥齿轮(8B)、三号径向调节锥齿轮(8C)、四号径向调节锥齿轮(8D)分别与一号轴向调节锥齿轮(9A)、二号轴向调节锥齿轮(9B)、三号轴向调节锥齿轮(9C)、四号轴向调节锥齿轮(9D)垂直啮合，将径向旋转传动杆绕自身轴线的轴向旋转转换为轴向旋转传动杆轴向旋转；

一号轴向水平移动传动杆(6A)、二号轴向水平移动传动杆(6B)、三号轴向水平移动传动杆(6C)、四号轴向水平移动传动杆(6D)均为总长30mm圆柱金属杆，左端为长10mm的M6外螺纹头，右端为

长20mm的圆柱金属杆，右端尾部开一个

的定位通孔；其左端外螺纹头分别与一号轴向旋转传动杆(5A)、二号轴向旋转传动杆(5B)、三号轴向旋转传动杆(5C)、四号轴向旋转传动杆(5D)右端的内螺纹孔连接；

一号连接销(7A)、二号连接销(7B)、三号连接销(7C)、四号连接销(7D)均为

长12.5mm的圆柱金属杆；一号轴向水平移动传动杆(6A)、三号轴向水平移动传动杆(6C)右端定位通孔与内阴极头(3)的定位通孔通过一号连接销(7A)、三号连接销(7C)相连；二号轴向水平移动传动杆(6B)、四号轴向水平移动传动杆(6D)右端定位通孔与外阴极头(2)的定位通孔通过二号连接销(7B)、四号连接销(7D)相连；

在此，将一号径向旋转传动杆(4A)、三号径向旋转传动杆(4C)两根径向旋转传动杆，与一号轴向旋转传动杆(5A)、三号轴向旋转传动杆(5C)两根轴向旋转传动杆，命名为内阴极头一级传动组；将二号径向旋转传动杆(4B)、四号径向旋转传动杆(4D)两根径向旋转传动杆，与二号轴向旋转传动杆(5B)、四号轴向旋转传动杆(5D)两根轴向旋转传动杆，命名为外阴极头一级传动组；将一号轴向水平移动传动杆(6A)、三号轴向水平移动传动杆(6C)两根轴向水平移动传动杆，与一号轴向旋转传动杆(5A)、三号轴向旋转传动杆(5C)两根轴向旋转传动杆，命名为内阴极头二级传动组；将二号轴向水平移动传动杆(6B)、四号轴向水平移动传动杆(6D)两根轴向水平移动传动杆，与二号轴向旋转传动杆(5B)、四号轴向旋转传动杆(5D)两根轴向旋转传动杆，命名为外阴极头二级传动组；

当内阴极头一级传动组的一号径向旋转传动杆(4A)、三号径向旋转传动杆(4C)绕自身轴线轴向旋转时，通过垂直啮合的锥齿轮将带动一号轴向旋转传动杆(5A)、三号轴向旋转传动杆(5C)旋转；当外阴极头一级传动组的二号径向旋转传动杆(4B)、四号径向旋转传动杆(4D)绕自身轴线轴向旋转时，通过垂直啮合的锥齿轮将带动二号轴向旋转传动杆(5B)、四号轴向旋转传动杆(5D)旋转；

当内阴极头二级传动组的一号轴向旋转传动杆(5A)、三号轴向旋转传动杆(5C)同时、同转速、同旋转方向旋转时，一号轴向水平移动传动杆(6A)、三号轴向水平移动传动杆(6C)会沿水平方向同时、同速度进行平移运动，通过一号连接销(7A)、三号连接销(7C)带动内阴极头(3)进行匀速平移运动；当外阴极头二级传动组的二号轴向旋转传动杆(5B)、四号轴向旋转传动杆(5D)同时、同转速、同旋转方向旋转时，二号轴向水平移动传动杆(6B)、四号轴向水平移动传动杆(6D)会沿水平方向同时、同速度进行平移运动，通过二号连接销(7B)、四号连接销(7D)带动外阴极头(2)进行匀速平移运动；

当连接销(7)轴向移动到阴极杆(1)右端时，由于阴极杆(1)右端的阻挡将无法进一步轴向水平移动，起到限位作用；当外阴极头(2)、内阴极头(3)伸入阴极杆(1)过长，由于阴极杆(1)右侧端面圆弧通槽上的筋的阻挡将无法进一步轴向水平移动起到限位作用；

此外，当内阴极头二级传动组的一号轴向旋转传动杆(5A)、三号轴向旋转传动杆(5C)同时、同转速、同方向旋转时，一号轴向水平移动传动杆(6A)、三号轴向水平移动传动杆(6C)也会同时、同转速、同方向旋转，进而通过一号连接销(7A)、三号连接销(7C)带动内阴极头(3)同时、同转速、同方向旋转；但是由于阴极杆(1)圆弧通槽上筋的阻挡无法旋转起到限位作用；

当外阴极头二级传动组的二号轴向旋转传动杆(5B)、四号轴向旋转传动杆(5D)同时、同转速、同方向旋转时，二号轴向水平移动传动杆(6B)、四号轴向水平移动传动杆(6D)也会同时、同转速、同方向旋转，进而通过二号连接销(7B)、四号连接销(7D)带动外阴极头(2)同时、同转速、同方向旋转；但是由于阴极杆(1)圆弧通槽上筋的阻挡无法旋转起到限位作用；

当一号伺服电机(10A)、三号伺服电机(10C)同时、同转速、不同旋转方向带动内阴极头一级传动组的一号径向旋转传动杆(4A)、三号径向旋转传动杆(4C)绕自身轴线轴向旋转时，通过一号径向调节锥齿轮(8A)、三号径向调节锥齿轮(8C)与一号轴向调节锥齿轮(9A)、三号轴向调节锥齿轮(9C)的啮合作用带动内阴极头一级传动组的一号轴向旋转传动杆(5A)、三号轴向旋转传动杆(5C)同方向旋转；当内阴极头一级传动组的一号轴向旋转传动杆(5A)、三号轴向旋转传动杆(5C)同方向旋转时，内阴极头二级传动组的一号轴向水平移动传动杆(6A)、三号轴向水平移动传动杆(6C)通过螺纹进行同方向的水平移动；当内阴极头二级传动组的一号轴向水平移动传动杆(6A)、三号轴向水平移动传动杆(6C)进行同方向的水平移动时，一号连接销(7A)、三号连接销(7C)拉动或推动内阴极头同方向的水平移动；

当二号伺服电机(10B)、四号伺服电机(10D)同时、同转速、不同旋转方向带动外阴极头一级传动组的二号径向旋转传动杆(4B)、四号径向旋转传动杆(4D)绕自身轴线轴向旋转时，通过二号径向调节锥齿轮(8B)、四号径向调节锥齿轮(8D)与二号轴向调节锥齿轮(9B)、四号轴向调节锥齿轮(9D)的啮合作用带动外阴极头一级传动组的二号轴向旋转传动杆(5B)、四号轴向旋转传动杆(5D)同方向旋转；当外阴极头一级传动组的二号轴向旋转传动杆(5B)、四号轴向旋转传动杆(5D)同方向旋转时，外阴极头二级传动组的二号轴向水平移动传动杆(6B)、四号轴向水平移动传动杆(6D)通过螺纹进行同方向的水平移动；当外阴极头二级传动组的二号轴向水平移动传动杆(6B)、四号轴向水平移动传动杆(6D)进行同方向的水平移动时，二号连接销(7B)、四号连接销(7D)拉动或推动外阴极头同方向的水平移动。

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