CN111883406A - 返波振荡器 - Google Patents

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沈旭东
赵艳珩
王鹏康
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Abstract

本发明公开了返波振荡器，与常规的返波振荡器相比，在返波高频结构的基础上，增加了一段返波放大结构，在不增加电压、电流的情况下，电子与电磁波互作用效率提高，使返波振荡器最终输出功率得到提高。

Description

返波振荡器
技术领域
本发明涉及微波真空器件领域，具体地，涉及一种返波振荡器。
背景技术
在微波领域中，微波振荡源作为微波信号发生器，广泛用于雷达、电子对抗、通讯等领域。微波振荡源一般有真空三极管、反射速调管、、返波振荡管、固态器件等。
返波振荡器一般由电子枪、高频结构、收集极、磁聚焦系统、输出窗、冷却系统等构成。返波振荡器具有工作频率高、调谐带宽宽的优点，但一般输出功率较小。
发明内容
本发明的目的是提供一种返波振荡器，该返波振荡器可以大大提高输出功率。
为了实现上述目的，本发明提供了一种返波振荡器，该返波振荡器为真空电子器件，包括管壳以及从左至右依次设置在管壳内部的电子枪、高频结构和收集极；高频结构外部设有磁聚焦系统，管壳中部部分向外凸起形成输出窗，输出窗穿过磁聚焦系统向外延伸；其中，
高频结构从左至右由返波振荡部分和返波放大部分构成，电子与电磁波在返波振荡部分相互作用，激励起电磁波振荡，电子注产生速度与密度调制，当电子注传输到返波放大部分时，速度与密度调制的电子注在返波放大部分激励起电磁波，并进行返波放大。
优选地，返波振荡部分和返波放大部分中间通过吸收器断开或机械切断，以保证电磁波不能在返波振荡部分和返波放大部分之间互传。
优选地，返波振荡部分和返波放大部分为螺旋线、耦合腔、折叠波导、盘荷波导或梳形光栅。
优选地，返波振荡部分和返波放大部分选用相同的慢波结构以保证同步工作。
优选地，返波振荡部分工作在返波振荡状态且长度大于返波放大部分的长度，以防止返波放大部分产生振荡。
优选地，输出窗位于返波放大部分起始端。
优选地，返波放大部分末端设有匹配良好的吸收器，以防止返波放大部分产生振荡。
优选地，返波放大部分由两个放大部分构成，以进一步提高输出功率；包括第一返波放大结构和第二返波放大结构，返波振荡结构和第一返波放大结构之间、第一返波放大结构和第二返波放大结构之间使用吸收器断开或机械切断，以保证电磁波不能从各部分之间相互传递。
优选地，第一返波放大结构和第二返波放大结构可以工作在返波放大模式、行波放大模式或驻波放大模式。
根据上述技术方案，本发明提供的返波振荡器与常规的返波振荡器相比，在返波高频结构的基础上，增加了一段返波放大结构，在不增加电压、电流的情况下，电子与电磁波互作用效率提高，使返波振荡器最终输出功率得到提高。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明中返波振荡器的结构示意图。
附图标记说明
1-管壳 2-电子枪
3-收集极 4-磁聚焦系统
5-输出窗 6-返波振荡部分
7-返波放大部分 8-吸收器
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，“左、右、内、外、中间”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
参见图1，本发明提供一种返波振荡器，该返波振荡器为真空电子器件，包括管壳1以及从左至右依次设置在管壳1内部的电子枪2、高频结构和收集极3；高频结构外部设有磁聚焦系统4，管壳1中部部分向外凸起形成输出窗5，输出窗5穿过磁聚焦系统4向外延伸；其中，
高频结构从左至右由返波振荡部分6和返波放大部分7构成，电子与电磁波在返波振荡部分6相互作用，激励起电磁波振荡，电子注产生速度与密度调制，当电子注传输到返波放大部分7时，速度与密度调制的电子注在返波放大部分7激励起电磁波，并进行返波放大。
返波振荡部分6和返波放大部分7中间通过吸收器8断开或机械切断，以保证电磁波不能在返波振荡部分6和返波放大部分7之间互传。
返波振荡部分6和返波放大部分7为螺旋线、耦合腔、折叠波导、盘荷波导或梳形光栅，具体结构由工作频率、工作电压、工作电流、输出功率等决定。
返波振荡部分6和返波放大部分7选用相同的慢波结构以保证同步工作，其工作电压、工作电流、调谐带宽等特性不受影响。
由于在高频结构第一部分产生的振荡，经过高频结构第二部分放大后再输出，输出电磁波的功率比没有第二部分的返波振荡器大，互作用效率提高。
返波振荡部分6工作在返波振荡状态且长度大于返波放大部分7的长度，以防止返波放大部分7产生振荡。其中，返波放大部分7结构较短，增益不能太大。
输出窗5位于返波放大部分7起始端。
同时，返波放大部分7末端设有匹配良好的吸收器8，以防止返波放大部分7产生振荡。
为了进一步增加功率，返波振荡管高频结构可以设计成三部分，其中，返波放大部分7包括第一返波放大结构和第二返波放大结构，返波振荡结构和第一返波放大结构之间、第一返波放大结构和第二返波放大结构之间使用吸收器8断开或机械切断，以保证电磁波不能从各部分之间相互传递。
由于第一部分产生的高频电磁波振荡，经过第二、第三部分的放大，放大后的电磁波功率大大增加，输出功率得到提高。
第一返波放大结构和第二返波放大结构可以工作在返波放大模式、行波放大模式或驻波放大模式，但是，要保证电子束速度在各部分之间同步协调，各部分能同步工作。
具体的，在一种实施方式中：
电子枪采用皮尔斯会聚电子枪，阴极采用浸渍钡钨球面阴极。
高频结构采用螺旋线慢波结构，基波为前向波，工作在-1次空间谐波区(相移在π～2π之间)。高频结构分为两个部分，第一部分为返波振荡区，第二部分为返波放大区，第一部分起始区域、第一部分与第二部分之间区域、第二部分结束区域涂覆吸收器。高频结构第一部分较长，要保证电子束在此区域激励起电磁波振荡，高频结构第二部分较短，要保证电子束在此区域不能激励起电磁波振荡，工作在返波放大状态。螺旋线通过介质夹持杆(一般为三根)固定在一金属管壳内。
磁聚焦系统采用周期永磁聚焦系统，保证电子束从阴极传输到收集极，尽可能不被高频结构截获。
收集极采用降压收集极，进一步提高工作效率。在特别情况下，也可以不用降压收集极，简化返波管结构。
输出窗位于高频结构第二部分起始端，采用同轴输出窗。
除此之外，返波器还应包括冷却系统、管外附件等结构。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种返波振荡器，所述返波振荡器为真空电子器件，其特征在于，包括管壳(1)以及从左至右依次设置在所述管壳(1)内部的电子枪(2)、高频结构和收集极(3)；所述高频结构外部设有磁聚焦系统(4)，所述管壳(1)中部部分向外凸起形成输出窗(5)，所述输出窗(5)穿过所述磁聚焦系统(4)向外延伸；其中，
所述高频结构从左至右由返波振荡部分(6)和返波放大部分(7)构成，电子与电磁波在所述返波振荡部分(6)相互作用，激励起电磁波振荡，电子注产生速度与密度调制，当电子注传输到所述返波放大部分(7)时，速度与密度调制的电子注在所述返波放大部分(7)激励起电磁波，并进行返波放大。
2.根据权利要求1所述的返波振荡器，其特征在于，所述返波振荡部分(6)和所述返波放大部分(7)中间通过吸收器(8)断开或机械切断，以保证电磁波不能在所述返波振荡部分(6)和所述返波放大部分(7)之间互传。
3.根据权利要求1所述的返波振荡器，其特征在于，所述返波振荡部分(6)和返波放大部分(7)为螺旋线、耦合腔、折叠波导、盘荷波导或梳形光栅。
4.根据权利要求3所述的返波振荡器，其特征在于，所述返波振荡部分(6)和返波放大部分(7)选用相同的慢波结构以保证同步工作。
5.根据权利要求1所述的返波振荡器，其特征在于，所述返波振荡部分(6)工作在返波振荡状态且长度大于所述返波放大部分(7)的长度，以防止所述返波放大部分(7)产生振荡。
6.根据权利要求1所述的返波振荡器，其特征在于，所述输出窗(5)位于所述返波放大部分(7)起始端。
7.根据权利要求1所述的返波振荡器，其特征在于，所述返波放大部分(7)末端设有匹配良好的吸收器(8)，以防止所述返波放大部分(7)产生振荡。
8.根据权利要求1所述的返波振荡器，其特征在于，所述返波放大部分(7)由两个放大部分构成，以进一步提高输出功率；包括第一返波放大结构和第二返波放大结构，返波振荡结构和所述第一返波放大结构之间、所述第一返波放大结构和所述第二返波放大结构之间使用吸收器(8)断开或机械切断，以保证电磁波不能从各部分之间相互传递。
9.根据权利要求8所述的返波振荡器，其特征在于，所述第一返波放大结构和第二返波放大结构可以工作在返波放大模式、行波放大模式或驻波放大模式。
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