CN110718431A - 一种l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L波段三腔高功率微波器件，包括圆波导套筒及与圆波导套筒同轴的内导体；圆波导套筒内一端设置与圆波导套筒同轴的阴极，阴极的开口为环形，阴极的内直径为60mm,外直径为69mm；圆波导套筒沿电子束传输方向依次设置同内直径的反射腔、谐振腔和提取腔，反射腔、谐振腔和提取腔为设置在圆波导套筒上的环形槽；微波器件轴向长度为130mm，最大直径为150mm,内导体直径为40mm；在400KV电压下阴极发射束流强度为7.0kA，内直径60mm，外直径69mm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，一个脉冲时间内辐射产生频率为1.92GHz的L波段高功率微波。采用本发明的一种L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L波段三腔高功率微波器件
技术领域
本发明涉及一种L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L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L波段三腔高功率微波器件，包括圆波导套筒及与圆波导套筒同轴的内导体；
圆波导套筒内一端设置与圆波导套筒同轴的阴极，所述阴极的开口为环形，阴极的内直径为60mm,外直径为69mm；
所述圆波导套筒沿电子束传输方向依次设置同内直径的反射腔、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,所述内导体直径为40mm；
在400KV电压下阴极发射束流强度为7.0kA，内直径60mm，外直径69mm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，一个脉冲时间内辐射产生频率为1.92GHz的L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，内导体与圆波导套筒相对阴极的另一端相连，环形电子束在微波器件内传输；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截面呈矩形的环形槽。
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；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L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L波段高功率微波，L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；是一种小型化的L波段高功率微波器件。
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，尺寸紧凑，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L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-内导体、6-阴极、7-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L波段三腔高功率微波器件，包括圆波导套筒及与圆波导套筒同轴的内导体，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与圆波导套筒同轴的阴极，阴极的开口为环形，阴极的内直径为60mm,外直径为69mm；内导体与圆波导套筒相对阴极的另一端连接；微波器件最大直径为151mm，内导体直径为40mm。
圆波导套筒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，反射腔、谐振腔和提取腔为设置在圆波导套筒上截面呈矩形的环形槽；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。
阴阳极之间施加电压400kV，阴极发射产生内直径为60mm,外直径为69mm,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，环形电子束将能量转交给微波场，一个电压脉冲时间内产生频率为1.92GHz的L波段高功率微波。
综上所述，采用本发明的一种L波段三腔高功率微波器件，结构简单，尺寸紧凑，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 (4)

1.一种L波段三腔高功率微波器件，其特征在于：包括圆波导套筒及与圆波导套筒同轴的内导体；
所述圆波导套筒内一端设置与圆波导套筒同轴的阴极，所述阴极的开口为环形，阴极的内直径为60mm,外直径为69mm；
所述圆波导套筒沿电子束传输方向依次设置同内直径的反射腔、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,所述内导体直径为40mm；
在400KV电压下阴极发射束流强度为7.0kA，内直径60mm，外直径69mm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，一个脉冲时间内辐射产生频率为1.92GHz的L波段高功率微波。
2.如权利要求1所述的L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截面呈矩形的环形槽。
3.如权利要求1所述的L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L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。
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