CN110718430A - 一种s波段三腔高功率微波器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种S波段三腔高功率微波器件，包括圆波导套筒，所述圆波导套筒沿电子束传输方向依次设置内直径相同的反射腔、谐振腔和提取腔，所述反射腔、谐振腔和提取腔为设置在圆波导套筒上的环形槽；电压400kV，束流强度为7.0kA的环形电子束在0.4T的轴向磁场引导下在微波器件内传输，一个脉冲时间内辐射产生频率为2.4GHz的S波段高功率微波。采用本发明的一种S波段三腔高功率微波器件，具有小型化，重量轻，易调节的优点。

Description

一种S波段三腔高功率微波器件
技术领域
本发明涉及一种S波段三腔高功率微波器件，属于高功率微波器件技术领域。
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。随着高功率微波研究发展，对高功率微波源的系统总效率提出了越来越高的要求。
轴向O型高功率微波器件由于结构带来的电子束易引导及结构的多变组合，使得其一种应用比较广泛的高功率微波器件。目前轴向O型高功率微波器件辐射产生一般需要较长的慢波结构，来达到电子束与微波相速的同步。在现有高功率微波源中，高阻抗器件的束波转换效率较高，但一般需要较强的引导磁场，特别是当微波源运行在重复频率状态时，需要一个体积庞大的、高耗能的螺线管磁体系统。如果器件轴向尺寸尽量缩短，则可以数倍降低磁体系统体积、重量，并可大幅度降低磁场对电源的能量需求。因此，如何设计出紧凑型高功率微波源，一直是人们追求的目标之一。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种S波段三腔高功率微波器件，本发明具有小型化，重量轻，易调节的优点。
本发明采用的技术方案如下：
一种S波段三腔高功率微波器件，包括圆波导套筒，所述圆波导套筒沿电子束传输方向依次设置内直径相同的反射腔、谐振腔和提取腔沿电子束传输方向依次设置内直径相同的反射腔、谐振腔和提取腔，所述反射腔、谐振腔和提取腔为设置在圆波导套筒上的环形槽；
所述微波器件轴向长度为130mm，最大直径为150mm；
电压400kV，束流强度为7.0kA的环形电子束在0.4T的轴向磁场引导下在微波器件内传输，一个脉冲时间内辐射产生频率为2.4GHz的S波段高功率微波。
在上述方案中，圆波导套筒两端封闭，内部抽真空到毫帕量级，圆波导套筒内一端设置发射环形电子束的阴极；其中，反射腔能将电子束传输过程中的反向能量进行阻截，提高进入束波转换区的电子束能量；谐振腔会使相位一致的电子束与微波在这一部位发生能量转换；提取腔能将微波与电子束分离。
作为优选，所述反射腔、谐振腔和提取腔为与圆波导套筒同轴且剖面呈矩形的环形槽。
作为优选，所述反射腔的外直径为150mm，内直径为88mm，轴向长度为30mm；谐振腔的外直径为130mm，内直径为88mm，轴向长度为30mm；所述提取腔的外直径为150mm，内直径为88mm，轴向长度为30mm。
作为优选，所述反射腔与谐振腔的轴向间距为10mm；谐振腔与提取腔的轴向间距为30mm。
作为优选，所述环形电子束内直径为60mm，外直径为70mm。
作为优选，所述微波器件的最大直径与反射腔、谐振腔和提取腔中的最大外直径一致。
上述方案中，反射腔、谐振腔和提取腔的外直径是指腔体槽底圆的直径；反射腔、谐振腔和提取腔的内直径是指腔体开口处圆的直径。
本发明的一种S波段三腔高功率微波器件，采用一种轴向紧凑型的慢波结构产生S波段高功率微波，S波段高功率微波器件结构简单，轴向及径向尺寸非常紧凑，与同频段器件相比，其结构尺寸简洁，具有小型化，重量轻，易调节的优点；能大幅度降低高功率微波源系统体积、重量，并可大幅度降低磁场对电源的能量需求，是一种高功率微波源小型化器件。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：结构简单，轴向及径向尺寸非常紧凑，具有小型化，重量轻，易调节的优点；能大幅度降低高功率微波源系统体积、重量，并可大幅度降低磁场对电源的能量需求。
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S波段三腔高功率微波器件剖面结构示意图。
图中标记：1-反射腔、2-谐振腔、3-提取腔、4-外套筒、5-环形电子束。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，本实施例的一种S波段三腔高功率微波器件，包括圆波导套筒，圆波导套筒内部抽真空到毫帕量级，所述圆波导套筒包括沿电子束传输方向依次设置与圆波导套筒同轴的反射腔、谐振腔和提取腔，所述反射腔、谐振腔和提取腔为设置在圆波导套筒上剖面呈矩形的环形槽；微波器件最大直径为150mm。
反射腔的外直径为150mm，内直径为88mm，轴向长度为30mm；谐振腔的外直径为130mm，内直径为88mm，轴向长度为30mm；提取腔的外直径为150mm，内直径为88mm，轴向长度为30mm；反射腔与谐振腔的轴向间距为10mm；谐振腔与提取腔的轴向间距为30mm；环形电子束内直径为60mm，外直径为70mm。
阴阳极间施加电压400kV，阴极发射产生内直径为60mm，外直径为70mm,束流强度为7.0kA的环形电子束，环形电子束在0.4T的轴向磁场引导下在微波器件内传输，电子束将能量转交给微波场，一个电压脉冲内产生频率为2.2GHz的S波段高功率微波。
综上所述，采用本发明的一种S波段三腔高功率微波器件，结构简单，轴向及径向尺寸非常紧凑，具有小型化，重量轻，易调节的优点；能大幅度降低高功率微波源系统体积、重量，并可大幅度降低磁场对电源的能量需求。
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 (5)

1.一种S波段三腔高功率微波器件，其特征在于：包括圆波导套筒，所述圆波导套筒沿电子束传输方向依次设置内直径相同的反射腔、谐振腔和提取腔，所述反射腔、谐振腔和提取腔为设置在圆波导套筒上的环形槽；
所述微波器件轴向长度为130mm，最大直径为150mm；
电压400kV，束流强度为7.0kA的环形电子束在0.4T的轴向磁场引导下在微波器件内传输，一个脉冲时间内辐射产生频率为2.4GHz的S波段高功率微波。
2.如权利要求1所述的S波段三腔高功率微波器件，其特征在于：所述反射腔、谐振腔和提取腔为与圆波导套筒同轴且剖面呈矩形的环形槽。
3.如权利要求1所述的S波段三腔高功率微波器件，其特征在于：所述反射腔的外直径为150mm，内直径为88mm，轴向长度为30mm；谐振腔的外直径为130mm，内直径为88mm，轴向长度为30mm；提取腔的外直径为150mm，内直径为88mm，轴向长度为30mm。
4.如权利要求1所述的S波段三腔高功率微波器件，其特征在于：所述反射腔与谐振腔的轴向间距为10mm，谐振腔与提取腔的轴向间距为30mm。
5.如权利要求1所述的S波段三腔高功率微波器件，其特征在于：所述环形电子束内直径为60mm，外直径为70mm。
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