CN111081507A - 用于车船迫停的高效率低磁场高功率微波器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高功率微波技术领域的微波源器件，尤其是一种用于车船迫停的高效率低磁场高功率微波器件，由阴极座、阴极、阳极外筒、截止颈、前置反射腔、外慢波结构、内慢波结构、外隔离段、内隔离段、外反射段、内反射段、锥波导、外谐振腔、内谐振腔、微波输出口、螺线管磁场、外波导、内波导、支撑杆组成，整个结构关于中心轴线旋转对称。本发明克服通常X波段HPM器件功率转换效率低、导引磁场偏高等不足，通过电磁结构的合理设计，采用同轴结构、分段式慢波结构、内外双后置谐振腔组合设计方案，实现高效率、高功率的HPM输出。
Description
技术领域
本发明涉及高功率微波技术领域的微波源器件，尤其是一种用于车船迫停的高效率低磁场高功率微波器件。
背景技术
近年来，以美国、德国为代表的发达国家投入巨资成功研发微波定向能车辆、船舶迫停系统并装备公安武警和部队，该系统专门是应用于反车船等动力系统的一种高功率微波(High-power microwave，HPM)电子系统。它利用HPM器件产生的微波脉冲，通过高增益天线定向“射击”运动中的机动车辆和船舶，以“非致命”手段“削弱”或“破坏”车船中的电子控制装置，从而使车船突然减速或停止，达到禁止其进入特定区域或保护重要目标不受车船冲击的目的，用于保护重要目标，如军事战略目标、政治目标、经济战略目标、以及公共场合和交通设施中人民群众生命等免受车船的自杀式袭击。此外，这种系统还可用于犯罪分子驾车船逃逸时的追捕、交通控制等多种场合。上述研究的车船迫停系统主要基于宽带HPM系统。鉴于宽带HPM系统辐射能量分散较大，攻击距离受限，而窄带HPM系统可以显著提高攻击距离，故研究基于窄带HPM器件的车船迫停系统具有重要应用价值。
X波段HPM具有以下优点：(1)Pf2因子(微波功率P与微波频率f平方的乘积，是评价高功率微波源性能的重要指标之一，其正比于微波信号经天线辐射后作用在目标上的功率密度)较L、S等低频段微波器件高，毁伤效果好；(2)微波波长为数厘米，绕射能力强，因而容易穿越遮蔽物，与目标直接发生相互作用；(3)微波的自由空间传输损耗小，传输距离远。因此，研究X波段HPM器件对于推动研制基于窄带HPM车船迫停系统具有重要的理论和现实意义。
国际上主要有以下机构开展了X波段HPM器件方面的研究工作。
1997年，美国新墨西哥州大学的Edl Schamiloglu等人研制了一种X波段相对论返波振荡器(Relativistic backward-wave oscillator，RBWO)【E.Schamiloglu,C.T.Abdallah,G.T.Park,and V.S.Souvalian.Implementation of a Frequency-agile,High Power Backward Wave Osillator[C].Proc.IEEE,1997:742.】。(下文简称为现有技术1)。为了叙述的方便，将沿轴线方向上靠近阴极座的一侧称为左端，远离阴极座的一侧称为右端。该结构由阴极座、阴极、阳极外筒、截止颈、漂移段、空心慢波结构、反射段、微波输出口、螺线管磁场组成，整个结构关于中心轴线旋转对称。阴极座左端外接脉冲功率源的内导体，阳极外筒左端外接脉冲功率源的外导体。阴极是一个薄壁圆筒，圆筒壁的厚度仅为0.1mm，外半径R1等于电子束的半径，套在阴极座右端。截止颈呈圆盘状，内半径为R2，R2＞R1。截止颈与空心慢波结构之间是漂移段，是一个内半径为R4，长度为L2的圆柱形结构。空心慢波结构由九个慢波叶片组成，每个慢波叶片的内表面均是梯形结构，左侧八个慢波叶片完全相同，左侧慢波叶片的最大外半径R4、最小内半径R5与右侧慢波叶片的最小内半径R13满足R4＞R13＞R5。九个慢波叶片的长度相同，均为L1，约为工作波长λ的二分之一。反射段介于空心慢波结构与微波输出口之间，是一个半径为R4、长度为L5的圆柱形结构。微波输出口呈圆台形，圆台左端面半径为R4，右端面半径为R6。在该器件运行中，阴极产生的相对论电子束与空心慢波结构决定的TM01模式的电磁波进行束波相互作用，产生的高功率微波从微波输出口输出。实验中，得到了中心频率9.5GHz(属于X波段)、功率转换效率低于30％、输出微波功率数百MW的结果，功率转换效率和输出微波功率均偏低。
2011年，西北核技术研究所的宋玮等人研究了X波段相对论返波振荡器【WeiSong,Xiaowei Zhang,Changhua Chen,et al.Enhancing Frequency Tuning Ability ofan Improved Relativistic Backward Wave Oscillator[J].Proc.of the Asia-PacificMicrowave Conference 2011:283.】。(下文简称为现有技术2)。该结构由阴极座、阴极、阳极外筒、截止颈、前置反射腔、漂移段、空心慢波结构、微波输出口、螺线管磁场、提取腔组成，整个结构关于中心轴线旋转对称。阴极座左端外接脉冲功率源的内导体，阳极外筒左端外接脉冲功率源的外导体。阴极是一个薄壁圆筒，壁厚仅为0.1mm，外半径R1等于电子束的半径，套在阴极座右端。截止颈呈圆盘状，内半径为R2，R2＞R1。前置反射腔呈圆盘状，内半径等于截止颈内半径R2，外半径R7满足R7＞R2，腔宽L3。漂移段是一个半径为R2、长度为L2的圆柱形结构。空心慢波结构由六个相同的慢波叶片组成，每个慢波叶片的内表面均是梯形结构，最大外半径R4、最小内半径R5，长度为L1，约为工作波长λ的二分之一。提取腔介于空心慢波结构与微波输出口之间，是一个外半径为R8、长度为L4的圆盘形结构。提取腔右端与阳极外筒之间的圆环空间为微波输出口。在该器件运行中，阴极产生的相对论电子束与空心慢波结构决定的TM01模式的电磁波进行束波相互作用，产生的高功率微波从微波输出口输出。数值仿真中，得到了中心频率9.6GHz(属于X波段)、功率效率约33％的结果，功率效率偏低。
分析上述研究现状不难看出，尽管X波段HPM器件的研究取得了较大进展，但器件的功率转换效率偏低，通常30％左右，严重制约着整个微波系统的能量转换效率的提高。此外输出微波功率低、导引磁场偏高也是制约着系统向实际应用转化的重要因素。
因此，亟需采用新的设计思想，研究一种高效率、低磁场的X波段HPM器件，其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：本发明提供一种X波段HPM器件，克服通常X波段HPM器件功率转换效率低、导引磁场偏高等不足，通过电磁结构的合理设计，采用同轴结构、分段式慢波结构、内外双后置谐振腔组合设计方案，实现高效率、高功率的HPM输出。
本发明的技术方案是：
一种用于车船迫停的高效率低磁场高功率微波器件，由阴极座301、阴极302、阳极外筒303、截止颈304、前置反射腔311、外慢波结构305、内慢波结构306、外隔离段307、内隔离段310、外反射段313、内反射段314、锥波导318、外谐振腔319、内谐振腔320、微波输出口308、螺线管磁场309、外波导315、内波导316、支撑杆317组成，整个结构关于中心轴线旋转对称。
阴极座301左端外接脉冲功率源的内导体，阳极外筒303左端外接脉冲功率源的外导体。阴极302是一个薄壁圆筒，壁厚仅为0.1mm，外半径R1等于电子束的半径，套在阴极座301右端。截止颈304呈圆盘状，内半径为R2，R2＞R1，长度L3一般取值为工作波长λ1的1-1.1倍，在本实施例中L3等于工作波长λ1的1.08倍。
外慢波结构305、外隔离段307、外反射段313、锥波导318、外谐振腔319、外波导315组成外部结构；外慢波结构305由6个相同的慢波叶片组成，分为两段：第一段外慢波结构305a和第二段外慢波结构305b，第一段外慢波结构305a由3个慢波叶片组成，第二段外慢波结构305b由3个慢波叶片组成，每个慢波叶片的内表面均是矩形结构，外半径为R4，内半径为R5＝R2，满足R4>R5；慢波叶片长度L1一般取值为工作波长λ1的0.3-0.5倍，在本实施例中L1为工作波长λ1的0.4倍。在第一段外慢波结构305a和第二段外慢波结构305b之间设置有圆环状的外隔离段307，外隔离段307的半径R10大于外慢波结构305慢波叶片外半径R4；外隔离段307宽度L6为工作波长λ1的0.9-1.1倍，在本实施例中L6等于工作波长λ1。在第二段外慢波结构305b之后设置有圆盘状的外反射段313，半径等于R5，长度L7一般取值为工作波长λ1的0.4-0.6倍，在本实施例中L7为工作波长λ1的0.5倍。外反射段313右侧连接锥波导318，内半径等于R5，外半径为R14，满足R14＞R5，长度L8一般取值为工作波长λ1的0.9-1.1倍，在本实施例中L8取值为工作波长。锥波导318右侧连接外谐振腔319，内半径为R14，外半径为R16，满足R16＞R14，长度L10一般取值为工作波长的0.5-0.7倍，在本实施例中L10为工作波长λ1的0.61倍。外谐振腔319右侧连接外波导315，半径等于R14，长度根据微波输出口308与天线接口关系选择，没有具体要求，不存在技术秘密。
前置反射腔311、内慢波结构306、内隔离段310、内反射段314、内谐振腔320、内波导316组成内部结构；前置反射腔311为一个内半径为R8、外半径为R3的圆环型空腔，满足R1＞R3＞R8，宽度L5一般取值为工作波长λ1的0.4-0.6倍，在本实施例中L5为工作波长λ1的0.5倍。前置反射腔311右侧连接内慢波结构306，内慢波结构306由6个相同的慢波叶片组成，包括两段：第一段内慢波结构306a和第二段内慢波结构306b，第一段内慢波结构306a由3个慢波叶片组成，与外慢波结构305的第一段外慢波结构305a相对应，第二段内慢波结构306b由3个慢波叶片组成，与外慢波结构305的第二段外慢波结构305b相对应，每个慢波叶片的内表面均是矩形结构，外半径等于R3，内半径为R9，满足R1＞R3＞R9；慢波叶片长度等于L1。在第一段内慢波结构306a和第二段内慢波结构306b之间设置有形状为圆环状的内隔离段310，内隔离段310的半径R11大于内慢波结构306慢波叶片内半径R9，宽度等于L6。在第二段内慢波结构306b之后设置有1个圆盘状的内反射段314，半径为R12，长度L9一般取值为工作波长λ1的1.4-1.6倍，在本实施例中L9为工作波长λ1的1.5倍。内反射段314右侧连接内谐振腔320，内半径为R15，外半径等于R12，满足R12＞R3＞R15，长度L10一般取值为工作波长的0.55-0.65倍，在本实施例中L10为工作波长λ1的0.61倍。内谐振腔320右侧连接内波导316，半径等于R12，长度根据微波输出口308与天线接口关系选择，没有具体要求，不存在技术秘密。
外波导315与内波导316之间围成的圆环空间为微波输出口308。内波导316通过支撑杆317固定在外波导315的内壁上。支撑杆317由两排支撑杆组成：第一支撑杆317a和第二支撑杆317b，第一支撑杆317a位于与内谐振腔320右侧端面距离为L11的位置处，L11为工作波长λ1的1-1.4倍，在本实施例中L11为工作波长λ1的1.1倍；第二支撑杆317b与第一支撑杆317a之间的距离为L12，L12为工作波长λ1的0.1-0.3倍，在本实施例中L12为工作波长λ1的0.25倍。采用两排支撑杆317a、317b既增强了支撑强度，又可以消除微波输出口308对微波的反射。微波输出口308的右端接天线，可参照不同波长的要求，根据通用的天线设计方法设计可得，由于是通用方法，不存在技术秘密。
螺线管磁场309套设于阳极外筒303外壁上，采用漆包铜线或漆包铝线绕制而成。
本发明的工作原理是：阴极发射强流相对论电子束；电子束在螺线管磁场的导引下向同轴慢波作用区传输；第一段慢波作用区内(由第一段外慢波结构、第一段内慢波结构组成)，电子束与准TEM模式发生初步束-波作用，实现速度调制，形成不同的密度分布；在隔离段，不同速度的电子进一步分离，形成稳定的密度分布；第二段慢波作用区内(由第二段外慢波结构、第二段内慢波结构组成)，电子束与准TEM模式发生充分束-波作用，电子束能量转换给微波场，实现微波场能量的放大；内外反射段将一定量的微波反射回慢波作用区，增强电子束与微波场的作用；内外谐振腔既有利于提高器件的品质因子，有利于器件选模，实现高效单频振荡，外谐振腔又可实现电子束收集极的作用，且收集极半径较大，降低了收集极处电子束密度，削弱了二次电子对器件工作特性的影响，且有一定的模式转化与纯化作用；高功率微波经内外波导纯化模式后辐射出去。
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X波段高效率低磁场微波器件，采用同轴双波纹与分段式慢波结构组合设计方案，第一段慢波作用区由第一段双外慢波结构、第一段双内慢波结构组成，电子束与准TEM模式发生初步束-波作用，实现对速度的调制，形成密度调制，进而实现对电子束的初步调制；第二段慢波作用区由第二段双外慢波结构、第二段双内慢波结构组成，经隔离段后密度调制良好的电子束与准TEM模式发生充分束-波作用，电子束能量转换给微波场，实现微波场能量的放大，具有功率转换效率高的显著优点。由图5给出的调制电流(在某一时刻在器件轴向每一个位置的电流密度沿角向积分得到的电流)的大小可知，位于第二段慢波结构的起始端，此时调制电流达到最大，故电子束在进入第二段慢波结构时达到良好的密度调制状态。
2、本发明提供的跨X波段高效率低磁场微波器件，采用内、外隔离段，进入隔离段后电子束不在进行速度调制，而是将速度调制转化为密度调制，为在第二段慢波作用区进行的电子束与微波场的充分换能提供了前提条件。由图6至图7可知，内、外发射段的长度能对束-波作用产生具有最优效果的峰值。
3、本发明提供的跨X波段高效率低磁场微波器件，采用内外谐振腔，有利于提高器件的品质因子，有利于器件选模，实现高效单频振荡，外谐振腔又可实现电子束收集极的作用，且收集极半径较大，降低了收集极处电子束密度，削弱了二次电子对器件工作特性的影响，且有一定的模式转化与纯化作用。由图8可知，内、外谐振腔的宽度能对束-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X波段高效率低磁场微波器件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为背景介绍中现有技术1公开的X波段相对论返波振荡器的结构示意图；
图2为背景介绍中现有技术2公开的X波段相对论返波振荡器的结构示意图；
图3为本发明提供的用于车船迫停的高效率低磁场微波器件优选实施例的A-A剖视图；
图4为本发明提供的用于车船迫停的高效率低磁场微波器件优选实施例的A-A剖视立体示意图；
图5为本发明提供的用于车船迫停的高效率低磁场微波器件优选实施例的调制电流沿轴向的分布图；
图6为本发明提供的用于车船迫停的高效率低磁场微波器件优选实施例的内反射段的长度L9对输出微波束-波作用效率的影响结果示意图；
图7为本发明提供的用于车船迫停的高效率低磁场微波器件优选实施例的外反射段的长度L7对输出微波束-波作用效率的影响结果示意图；
图8为本发明提供的用于车船迫停的高效率低磁场微波器件优选实施例的内、外谐振腔宽度L10对输出微波束-波作用效率的影响结果示意图。
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为背景介绍部分中提到的现有技术1中公开的X波段RBWO的结构示意图。该论文虽然公开了实验结果，但只给出了如图1所示的结构示意图，并没有完整公开其具体的技术方案。因而仅能根据现有技术1公开的内容，简要介绍该结构的大致连接关系。该结构包括阴极座101、阴极102、阳极外筒103、截止颈104、漂移段112、慢波结构105、反射段113、微波输出口108和螺线管磁场109，整个结构关于中心轴线旋转对称。以下没有详细说明的部件的安装方法，按现有技术进行。阴极座101一端外接脉冲功率源的内导体，阴极102是一个厚度仅为0.1mm的薄壁圆筒，外半径R1等于电子束的半径，套在阴极座101的另一端上。阳极外筒103的一端外接脉冲功率源的外导体。截止颈104呈圆盘状，内半径为R2，R2＞R1。截止颈104与慢波结构105之间设有漂移段112。漂移段112是一个内半径为R4、长度为L2的圆柱形结构。慢波结构105由九个慢波叶片组成，每个慢波叶片的内表面均是梯形结构，左侧八个慢波叶片的结构完全相同，左侧慢波叶片的最大外半径R4、最小内半径R5与右侧慢波叶片的最小内半径R13满足R4＞R13＞R5。九个慢波叶片的长度相同，均为L1，约为工作波长λ的二分之一。反射段113介于慢波结构105与微波输出口108之间，是一个内半径为R4、长度为L5的圆柱形结构。微波输出口108是一个圆台形结构，圆台左端面半径为R4，右端面半径为R6。在该RBWO运行中，阴极102产生的相对论电子束与慢波结构105决定的TM01模式的电磁波进行束波相互作用，产生的高功率微波从微波输出口108'输出。实验中，得到了中心频率9.5GHz(属于X波段)、功率转换效率低于30％、输出微波功率数百MW的结果，功率转换效率和输出微波功率均偏低。
图2为背景介绍部分中提到的现有技术2中公开的X波段RBWO结构示意图。该结构包括阴极座201、阴极202、阳极外筒203、截止颈204、前置反射腔211、漂移段212、慢波结构205、微波输出口208、螺线管磁场209、提取腔214，整个结构关于中心轴线旋转对称。阴极座201一端外接脉冲功率源的内导体，阴极202是一个壁厚仅为0.1mm的薄壁圆筒，阴极202的外半径R1等于电子束的半径，阴极202套在阴极座201的另一端。阳极外筒203的一端外接脉冲功率源的外导体。截止颈204呈圆盘状，内半径为R2，R2＞R1。前置反射腔211呈圆盘状，内半径等于截止颈204的内半径R2，外半径R7满足R7＞R2。漂移段212是一个半径为R2、长度为L2的圆柱形结构。慢波结构205由六个相同的慢波叶片组成，每个慢波叶片的内表面均是梯形结构，最大外半径R4、最小内半径R5，长度为L1。其中长度为L1约为工作波长λ的二分之一。提取腔214介于慢波结构205与微波输出口208之间，是一个外半径为R8、长度为L4的圆盘形结构。提取腔214的一端与阳极外筒203之间所围成的圆环空间为微波输出口208。在该RBWO运行中，阴极202产生的相对论电子束与慢波结构205决定TM01模式的电磁波进行束波相互作用，产生的高功率微波从微波输出口208输出。数值仿真中，通过改变前置反射腔211至慢波结构205的距离、调整提取腔214的宽度，得到了调谐带宽约8％、中心频率9.6GHz、功率效率约33％的微波调整结果。数值仿真中，得到了中心频率9.6GHz(属于X波段)、功率效率约33％的结果，功率效率偏低。
图3为本发明跨X、Ka波段频率可调RBWO的一种实施方式的结构示意图，图4为本实施方式的立体图。
本发明由阴极座301、阴极302、阳极外筒303、截止颈304、前置反射腔311、外慢波结构305、内慢波结构306、外隔离段307、内隔离段310、外反射段313、内反射段314、锥波导318、外谐振腔319、内谐振腔320、微波输出口308、螺线管磁场309、外波导315、内波导316、支撑杆317组成，整个结构关于中心轴线旋转对称。
本实施例实现了X波段高效率低磁场微波器件(中心频率为8.38GHz，对应微波波长λ1＝3.6cm)(相应的尺寸设计为：R1＝38mm，R2＝40mm，R3＝26mm，R4＝46mm，R5＝40mm，R8＝19mm，R9＝21mm，R10＝48mm，R11＝16mm，R12＝28mm，R14＝59mm，R15＝20mm，R16＝64mm，L1＝14mm，L3＝39mm，L5＝18mm，L6＝36mm，L7＝18mm，L8＝36mm，L9＝54mm，L10＝22mm，L11＝40mm，L12＝9mm)。粒子模拟中，在二极管电压500kV、电流10kA、导引磁场0.7T，X波段输出微波最高功率2.2GW，功率转换效率44％。由上述结果可知，本发明克服了通常X波段微波器件束波作用效率低、输出微波功率偏低、导引磁场较高的不足，对于设计该类型器件具有重要的借鉴意义。
参见图5，可知在第二段慢波结构的起始端，此时调制电流达到最大，故电子束在进入第二段慢波结构时达到良好的密度调制状态。
参见图6，可知内反射段314的长度L9对输出微波束-波作用效率存在影响，随着L9增大能使输出微波效率先增大后减小，当L9＝54mm时能达到最高束-波作用效率。
参见图7，可知外反射段313的长度L7对输出微波束-波作用效率存在影响，随着L7增大能使输出微波效率先增大后减小，当L7＝18mm时能达到最高束-波作用效率。
参见图8，可知内谐振腔宽320、外谐振腔319宽度L10对输出微波束-波作用效率存在影响，随着L10增大能使输出微波效率先增大后减小，当L10＝22mm时能达到最高束-波作用效率。
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 (13)
1.一种用于车船迫停的高效率低磁场高功率微波器件，其特征在于：由阴极座(301)、阴极(302)、阳极外筒(303)、截止颈(304)、前置反射腔(311)、外慢波结构(305)、内慢波结构(306)、外隔离段(307)、内隔离段(310)、外反射段(313)、内反射段(314)、锥波导(318)、外谐振腔(319)、内谐振腔(320)、微波输出口(308)、螺线管磁场(309)、外波导(315)、内波导(316)、支撑杆(317)组成，整个结构关于中心轴线旋转对称；
阴极座(301)左端外接脉冲功率源的内导体，阳极外筒(303)左端外接脉冲功率源的外导体；阴极(302)是一个薄壁圆筒，壁厚仅为0.1mm，外半径R1等于电子束的半径，套在阴极座(301)右端；截止颈(304)呈圆盘状，内半径为R2，R2＞R1，长度L3一般取值为工作波长λ1的1-1.1倍；
外慢波结构(305)、外隔离段(307)、外反射段(313)、锥波导(318)、外谐振腔(319)、外波导(315)组成外部结构；外慢波结构(305)由6个相同的慢波叶片组成，分为两段：第一段外慢波结构(305a)和第二段外慢波结构(305b)，第一段外慢波结构(305a)由3个慢波叶片组成，第二段外慢波结构(305b)由3个慢波叶片组成，每个慢波叶片的内表面均是矩形结构，外半径为R4，内半径为R5＝R2，满足R4＞R5；慢波叶片长度L1一般取值为工作波长λ1的0.3-0.5倍；在第一段外慢波结构(305a)和第二段外慢波结构(305b)之间设置有圆环状的外隔离段(307)，外隔离段(307)的半径R10大于外慢波结构(305)慢波叶片外半径R4；外隔离段(307)宽度L6为工作波长λ1的0.9-1.1倍；在第二段外慢波结构(305b)之后设置有圆盘状的外反射段(313)，半径等于R5，长度L7一般取值为工作波长λ1的0.4-0.6倍；外反射段(313)右侧连接锥波导(318)，内半径等于R5，外半径为R14，满足R14＞R5，长度L8一般取值为工作波长λ1的0.9-1.1倍；锥波导(318)右侧连接外谐振腔(319)，内半径为R14，外半径为R16，满足R16＞R14，长度L10一般取值为工作波长的0.5-0.7倍；外谐振腔(319)右侧连接外波导315，半径等于R14，长度根据微波输出口(308)与天线接口关系选择；
前置反射腔(311)、内慢波结构(306)、内隔离段(310)、内反射段(314)、内谐振腔(320)、内波导(316)组成内部结构；前置反射腔(311)为一个内半径为R8、外半径为R3的圆环型空腔，满足R1＞R3＞R8，宽度L5一般取值为工作波长λ1的0.4-0.6倍；前置反射腔(311)右侧连接内慢波结构(306)，内慢波结构(306)由6个相同的慢波叶片组成，包括两段：第一段内慢波结构(306a)和第二段内慢波结构(306b)，第一段内慢波结构(306a)由3个慢波叶片组成，与外慢波结构(305)的第一段外慢波结构(305a)相对应，第二段内慢波结构(306b)由3个慢波叶片组成，与外慢波结构(305)的第二段外慢波结构(305b)相对应，每个慢波叶片的内表面均是矩形结构，外半径等于R3，内半径为R9，满足R1＞R3＞R9；慢波叶片长度等于L1；在第一段内慢波结构(306a)和第二段内慢波结构(306b)之间设置有形状为圆环状的内隔离段(310)，内隔离段(310)的半径R11大于内慢波结构(306)慢波叶片内半径R9，宽度等于L6；在第二段内慢波结构(306b)之后设置有1个圆盘状的内反射段(314)，半径为R12，长度L9一般取值为工作波长λ1的1.4-1.6倍；内反射段(314)右侧连接内谐振腔(320)，内半径为R15，外半径等于R12，满足R12＞R3＞R15，长度L10一般取值为工作波长的0.55-0.65倍；内谐振腔(320)右侧连接内波导(316)，半径等于R12，长度根据微波输出口(308)与天线接口关系选择；
外波导(315)与内波导(316)之间围成的圆环空间为微波输出口(308)；内波导(316)通过支撑杆(317)固定在外波导(315)的内壁上；支撑杆(317)由两排支撑杆组成：第一支撑杆(317a)和第二支撑杆(317b)，第一支撑杆(317a)位于与内谐振腔(320)右侧端面距离为L11的位置处，L11为工作波长λ1的1-1.4倍；第二支撑杆(317b)与第一支撑杆(317a)之间的距离为L12，L12为工作波长λ1的0.1-0.3倍；微波输出口(308)的右端接天线，可参照不同波长的要求，根据通用的天线设计方法设计可得；
螺线管磁场(309)套设于阳极外筒(303)外壁上，采用漆包铜线或漆包铝线绕制而成。
2.一种根据权利要求1所述用于车船迫停的高效率低磁场高功率微波器件，其特征在于：截止颈(304)长度L3取值为工作波长λ1的1.08倍。
3.一种根据权利要求1所述用于车船迫停的高效率低磁场高功率微波器件，其特征在于：慢波叶片长度L1取值为工作波长λ1的0.4倍。
4.一种根据权利要求1所述用于车船迫停的高效率低磁场高功率微波器件，其特征在于：外隔离段(307)宽度L7等于工作波长λ1。
5.一种根据权利要求1所述用于车船迫停的高效率低磁场高功率微波器件，其特征在于：外反射段(313)长度L7为工作波长λ1的0.5倍。
6.一种根据权利要求1所述用于车船迫停的高效率低磁场高功率微波器件，其特征在于：锥波导(318)长度L8取值为工作波长。
7.一种根据权利要求1所述用于车船迫停的高效率低磁场高功率微波器件，其特征在于：外谐振腔(319)长度L10取值为工作波长λ1的0.61倍。
8.一种根据权利要求1所述用于车船迫停的高效率低磁场高功率微波器件，其特征在于：前置反射腔(311)宽度L5取值为工作波长λ1的0.5倍。
9.一种根据权利要求1所述用于车船迫停的高效率低磁场高功率微波器件，其特征在于：内反射段(314)长度L9取值为工作波长λ1的1.5倍。
10.一种根据权利要求1所述用于车船迫停的高效率低磁场高功率微波器件，其特征在于：内谐振腔(320)长度L10取值为工作波长λ1的0.61倍。
11.一种根据权利要求1所述用于车船迫停的高效率低磁场高功率微波器件，其特征在于：第一支撑杆(317a)与内谐振腔(320)右侧端面距离L11取值为工作波长λ1的1.1倍。
12.一种根据权利要求1所述用于车船迫停的高效率低磁场高功率微波器件，其特征在于：第二支撑杆(317b)与第一支撑杆(317a)之间的距离L12取值为工作波长λ1的0.25倍。
13.一种根据权利要求1所述用于车船迫停的高效率低磁场高功率微波器件，其特征在于：所述器件的中心频率为8.38GHz，对应微波波长λ1＝3.6cm，相应的尺寸设计为：R1＝38mm，R2＝40mm，R3＝26mm，R4＝46mm，R5＝40mm，R8＝19mm，R9＝21mm，R10＝48mm，R11＝16mm，R12＝28mm，R14＝59mm，R15＝20mm，R16＝64mm，L1＝14mm，L3＝39mm，L5＝18mm，L6＝36mm，L7＝18mm，L8＝36mm，L9＝54mm，L10＝22mm，L11＝40mm，L12＝9mm。
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