CN110718431B - 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
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 (1)
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,反射腔、谐振腔和提取腔与圆波导套筒同轴且截面呈矩形;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
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。
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