CN111900066B - 磁控管 - Google Patents

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CN111900066B CN202010682116.3A CN202010682116A CN111900066B CN 111900066 B CN111900066 B CN 111900066B CN 202010682116 A CN202010682116 A CN 202010682116A CN 111900066 B CN111900066 B CN 111900066B
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Abstract

本发明公开了一种磁控管，所述磁控管包括管体、多个阳极和多个阴极，管体内设有多个第一腔且相邻的第一腔相通，阳极设在第一腔内且包括筒体和多个设在筒体内的扇叶，扇叶沿筒体的径向延伸，且扇叶的外端与筒体的内周面相连，相邻扇叶之间形成谐振腔，多个谐振腔包括第一谐振腔和第二谐振腔，筒体设有多个沿筒体的周向间隔布置的耦合缝，耦合缝沿筒体的径向贯通筒体以连通第一谐振腔和第一腔，阴极设在筒体内且与筒体同轴设置，阴极和扇叶的内端在筒体的径向上间隔开，阴极的至少部分位于多个扇叶的内侧；管体上设有输出缝以连通第一腔与外界。本发明在磁控管内部进行电磁场耦合，提高了磁控管输出功率，无需采用外部注入锁相系统。

Description

磁控管
技术领域
本发明涉及微波辐射源技术领域，具体地，涉及一种磁控管。
背景技术
磁控管因具有结构简单、体积小、重量轻、成本低等优点做为高功率微波源被广泛应用于国防、工业、农业、医疗等领域。
为实现高效率的微波功率合成，相关技术采用注入锁相的技术，向磁控管输入一个稳定的小信号，通过控制小信号的频率和相位来锁定磁控管输出信号的频率和相位。然而，上述技术的实现需要增加复杂的外部注入锁相系统，整个系统的成本高、体积大，弱化了磁控管作为微波源的优点。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的实施例提出一种磁控管，能够在磁控管内部进行电磁场耦合，从而提高磁控管输出功率，无需采用复杂的外部注入锁相系统。
根据本发明实施例的磁控管包括：管体，所述管体内设有多个第一腔且相邻的第一腔相通；多个阳极，所述阳极设在所述第一腔内且包括筒体和多个设在所述筒体内的扇叶，所述扇叶沿所述筒体的径向延伸，且所述扇叶的外端与所述筒体的内周面相连，多个所述扇叶沿所述筒体的周向间隔布置，相邻所述扇叶之间形成谐振腔，多个所述谐振腔包括第一谐振腔和第二谐振腔，所述第一谐振腔和所述第二谐振腔沿所述筒体的周向交替布置，所述筒体设有多个沿所述筒体的周向间隔布置的耦合缝，所述耦合缝沿所述筒体的径向贯通所述筒体以连通所述第一谐振腔和所述第一腔；多个阴极，所述阴极设在所述筒体内且与所述筒体同轴设置，所述阴极和所述扇叶的内端在所述筒体的径向上间隔开，所述阴极的至少部分位于多个所述扇叶的内侧；输出缝，所述输出缝设在所述管体上以连通所述第一腔与外界。
根据本发明实施例的磁控管通过设置多个阴极和阳极，增加了磁控管内部储能，提高了磁控管的输出功率，多个第一腔内的电磁场在磁控管内部进行耦合，耦合后的电磁场锁定磁控管的输出频率，无需采用复杂的外部注入锁相系统，降低了设备投入成本，缩小了设备体积。
在一些实施例中，所述筒体包括其轴向上的第一端和第二端，所述筒体的第一端和第二端敞开设置，所述磁控管还包括第一磁极和第二磁极，所述第一磁极和所述第二磁极的磁性相异，且所述第一磁极的至少部分通过所述筒体的第一端配合在所述筒体内，所述第二磁极的至少部分通过所述筒体的第二端配合在所述筒体内。
在一些实施例中，所述管体上还设有输出口，所述输出口连通所述输出缝与所述外界，所述输出缝为至少一个。
在一些实施例中，所述输出缝为多个，多个所述输出缝与多个所述第一腔一一对应地直接连通。
在一些实施例中，所述管体上还设有与所述输出口连通的连接通路，所述连接通路连通相邻所述输出缝，所述磁控管还包括合路器，所述合路器设在所述连接通路内。
在一些实施例中，所述合路器包括但不限于E-T结构。
在一些实施例中，所述管体内还包括通道，相邻所述第一腔通过所述通道连通，所述输出缝与所述通道直接连通。
在一些实施例中，磁控管还包括用于调整微波频率的调谐板，所述调谐板设在第一腔内且所述阳极间隔开，所述调谐板沿所述筒体的轴向可移动。
在一些实施例中，所述调谐板为多个，多个所述调谐板间隔布置，且相邻所述筒体之间设有所述调谐板。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的磁控管的横向剖视示意图。
图2是图1中磁控管的纵向剖视示意图。
图3是根据本发明另一个实施例的磁控管的横向剖视示意图。
图4是根据本发明再一个实施例的磁控管的横向剖视示意图。
图5是根据本发明又一个实施例的磁控管的横向剖视示意图。
图6是根据本发明另又一个实施例的磁控管的横向剖视示意图。
图7是根据本发明又一个实施例的磁控管的纵向剖视示意图。
附图标记：
管体1，第一腔2，阳极3，筒体301，筒体的第一端3011，筒体的第二端3012，扇叶302，第一谐振腔303，第二谐振腔304，耦合缝305，阴极4，输出缝5，第一磁极6，第二磁极7，输出口8，连接通路9，合路器10，通道11，调谐板12，通孔1201。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1和图2所示，根据本发明实施例的磁控管包括管体1、多个阳极3和多个阴极4。
管体1内设有多个第一腔2且相邻的第一腔2相通。如图1至图6所示，第一腔2的横截面的外周轮廓为弧形，利于电磁场在第一腔2内部进行耦合。其中第一腔2的数量可以为2-4个，可以理解的是，本申请中的第一腔2的数量并不限于此。
阳极3设在第一腔2内且包括筒体301和多个设在筒体301内的扇叶302，扇叶302沿筒体301的径向延伸，且扇叶302的外端与筒体301的内周面相连，多个扇叶302沿筒体301的周向间隔布置，相邻扇叶302之间形成谐振腔。多个谐振腔包括第一谐振腔303和第二谐振腔304，第一谐振腔303和第二谐振腔304沿筒体301的周向交替布置，筒体301设有多个沿筒体301的周向间隔布置的耦合缝305，耦合缝305沿筒体301的径向贯通筒体301以连通第一谐振腔303和第一腔2。
如图2所示，耦合缝305在筒体301的轴向上(图2中所示的上下方向)延伸，耦合缝305为多条且多条耦合缝305与多个第一谐振腔303一一对应地直接连通。
阴极4设在筒体301内且与筒体301同轴设置，阴极4和扇叶302的内端在筒体301的径向上间隔开，阴极4的至少部分位于多个扇叶302的内侧。
管体1上还具有连通第一腔2与外界的输出缝5。管体1内的电磁场通过输出缝5输出至管体1外部。如图2所示，输出缝5沿上下方向延伸。可以理解的是，本申请中的输出缝5的延伸方向并不限于此。
根据本发明实施例的磁控管通过设置多个阴极和阳极，增加了磁控管内部储能，提高了磁控管的输出功率，多个第一腔内的电磁场在磁控管内部进行耦合，耦合后的电磁场锁定磁控管的输出频率，无需采用复杂的外部注入锁相系统，降低了设备投入成本，缩小了设备体积。
在一些实施例中，筒体301包括其轴向(如图2所示的上下方向)上的第一端和第二端，筒体的第一端3011(图2中所示筒体的上端)和筒体的第二端3012(图2中所示筒体的下端)敞开设置。
磁控管还包括第一磁极6和第二磁极7，第一磁极6和第二磁极7的磁性相异，且第一磁极6的至少部分通过筒体的第一端3011配合在筒体301内，第二磁极7的至少部分通过筒体的第二端3012配合在筒体301内。通过设置第一磁极6与第二磁极7在筒体301内形成一个在上下方向上形成静磁场。电子在电场和静磁场作用下产生摆线运动并逐渐移动到谐振腔。
如图2所示，第一磁极6的上端面与管体1的外表面大体平齐，第二磁极7的下端面与管体1的外表面大体平齐，第一磁极6的下端面的面积小于第一磁极6的上端面的面积，第二磁极7的下端面的面积大于第二磁极7的上端面的面积。
在一些实施例中，管体1上还设有输出口8，输出口8连通输出缝5与外界，输出缝5为至少一个。输出缝5及输出口8用于输出微波信号。
如图1、2、4-6所示，输出缝5为1个，或者如图3所示，输出缝为2个。本申请中输出缝5的数量并不限于此。
在一些实施例中，输出缝5为多个，多个输出缝5与多个第一腔2一一对应地直接连通。如图3所示，输出缝5为2个，左侧的输出缝5与左侧的第一腔2连通，右侧的输出缝5与右侧的第一腔2连通。
在一些实施例中，管体1上还设有与输出口8连通的连接通路9，连接通路9连通相邻输出缝5，磁控管还包括合路器10，合路器10设在连接通路9内。如图3所示，左侧的输出口8与连接通路9的左侧进口连通，右侧的输出口8与连接通路9的右侧进口连通，合路器10设在连接通路9的出口处。通过合路器10将多个输出缝5输出的微波信号进行合成，能够得到所需的大功率微波输出。
在一些实施例中，合路器10包括E-T结构。可以理解的是，本申请中的合路器10的结构并不限于此。例如合路器10的结构还可以为H-T或魔T。
在一些实施例中，管体1内还包括通道11，相邻第一腔2通过通道11连通，输出缝5与通道11直接连通。如图4所示，通道11连接在左侧第一腔与右侧第一腔之间。
在一些实施例中，磁控管还包括用于调整微波频率的调谐板12，调谐板12设在第一腔2内且阳极3间隔开，调谐板12沿筒体301的轴向(图2中所示的上下方向)可移动。如图2所示，调谐板12的上端伸出管体1并于外接的调节系统(未示出)连接，调节系统可带动调谐版12沿上下方向移动。通过设置调谐板可调整微波的频率。
在一些实施例中，调谐板12为多个，多个调谐板12间隔布置，且相邻筒体301之间设有调谐板12。如图2所示，调谐板为3个，3个调谐板在左右方向上间隔布置，位于中间位置的调谐板处于相邻两个筒体之间。可以理解的是，本申请中的调谐板的数量并不限于此。由于设有多个调谐板12，可通过调节不同的调谐板12在上下方向上的位置，提高微波频率调整的精度。
在另外一些实施例中，如图7所示，调谐板12为一个，调谐板12上在上下方向上设有多个通孔1201，通孔1201的直径略大于筒体301的直径，多个阳极一一对应的设在多个通孔1201内且阳极与通孔1201同轴布置，调谐板12的上端伸出管体1并于外接的调节系统(未示出)连接，调节系统可带动调谐版12沿上下方向移动。通过设置调谐板可调整微波的频率。
下面参考图1和图2描述根据本发明的一些具体示例的磁控管。
如图1和图2所示，根据本发明实施例的磁控管包括管体1、多个阳极3和多个阴极4，管体1上具有输出缝5。
如图1所示，管体1内设有2个第一腔2，第一腔2的横截面的外周轮廓为圆弧形，且该圆弧形的周长大于二分之一圆的周长。
2个第一腔2在左右方向上间隔布置且相互连通，2个第一腔2内对应设有两个阳极，阳极包括筒体301和多个设在筒体301内的扇叶302，扇叶302沿筒体301的径向延伸，且扇叶302的外端与筒体301的内周面相连，多个扇叶302沿筒体301的周向间隔布置，相邻扇叶302之间形成谐振腔，多个谐振腔包括第一谐振腔303和第二谐振腔304，第一谐振腔303和第二谐振腔304沿筒体301的周向交替布置，筒体301设有多个沿筒体301的周向间隔布置的耦合缝305，耦合缝305沿筒体301的径向贯通筒体301以连通第一谐振腔303和第一腔2。并且耦合缝305沿上下方向延伸，耦合缝305为多条且多条耦合缝305与多个第一谐振腔303一一对应地直接连通。
两个筒体301内对应设有两个阴极4，阴极4与筒体301同轴设置，阴极4和扇叶302的内端在筒体301的径向上间隔开，阴极4的至少部分位于多个扇叶302的内侧。
如图1和图2所示，输出缝5为一个且沿上下方向延伸，输出缝5将右侧的第一腔2与外界连通。管体1上还设有输出口8，输出口8连通输出缝5与外界。
筒体301包括其轴向上的第一端和第二端，筒体的第一端3011(图2中所示筒体的上端)和筒体的第二端3012(图2中所示筒体的下端)敞开设置，磁控管还包括第一磁极6和第二磁极7，第一磁极6和第二磁极7的磁性相异，且第一磁极6的至少部分通过筒体的第一端3011配合在筒体301内，第二磁极7的至少部分通过筒体的第二端3012配合在筒体301内。
磁控管还包括用于调整微波频率的调谐板12，调谐板12设在第一腔2内且阳极3间隔开，调谐板12沿筒体301的轴向(图2中所示的上下方向)可移动，调谐板为3个，3个调谐板在左右方向上间隔布置，位于中间位置的调谐板处于相邻两个筒体之间。
下面参考附图3描述根据发明实施例的另一些具体示例性磁控管。
如图3所示的，根据本发明实施例的磁控管包括管体1、多个阳极3和多个阴极4，管体1上具有输出缝5。
输出缝5为2个且沿第一腔2的径向延伸，第一腔2为2个，阳极为2个，阴极为2个，2个第一腔2在左右方向上间隔布置且相互连通，左侧的输出缝5与左侧的第一腔2连通，右侧的输出缝5与右侧的第一腔2连通，管体1上还设有与输出口8连通的连接通路9，左侧的输出口8与连接通路9的左侧进口连通，右侧的输出口8与连接通路9的右侧进口连通，磁控管还包括合路器10，合路器10设在连接通路9内。
图3所示的磁控管的其他结构和操作可以与图1和图2所示实施例相同，这里不再详细描述。
下面参考附图4描述根据发明实施例的另一些具体示例性磁控管。
如图4所示的，根据本发明实施例的磁控管包括管体1、多个阳极3和多个阴极4，管体1上具有输出缝5。
输出缝5为1个，第一腔2为2个，阳极为2个，阴极为2个，2个第一腔2在左右方向上间隔布置且通过通道11连通，输出缝5与通道11直接连通。通道11的横截面大体为矩形，通道11与第一腔2的连接处为圆弧过渡段，圆弧过渡段与弧形段相连。
图4所示的磁控管的其他结构和操作可以与图1和图2所示实施例相同，这里不再详细描述。
下面参考附图5描述根据发明实施例的另一些具体示例性磁控管。
如图5所示的，根据本发明实施例的磁控管包括管体1、多个阳极3和多个阴极4，管体1上具有输出缝5。如图5所示，输出缝5为1个，第一腔2为3个，阳极为3个，阴极为3个，3个第一腔2在左右方向上间隔布置且排列成一条直线，输出缝5与最右侧的第一腔2连通。左侧的第一腔2与右侧的第一腔2的横截面的外周轮廓为圆弧形，且该圆弧形的周长大于二分之一圆的周长，中间的第一腔2的横截面的外周轮廓同样为圆弧形，中间的第一腔2的圆弧形包括沿周向间隔布置的第一弧形段与第二弧形段，第一弧形段与第二弧形段的周长均小于二分之一圆的周长。
图5所示的磁控管的其他结构和操作可以与图1和图2所示实施例相同，这里不再详细描述。
下面参考附图6描述根据发明实施例的另一些具体示例性磁控管。
如图6所示的，根据本发明实施例的磁控管包括管体1、多个阳极3和多个阴极4，管体1上具有输出缝5。
如图6所示，输出缝5为1个，第一腔2为4个，阳极为4个，阴极为4个，4个第一腔2在管体内大体呈田字形布置。第一腔2横截面的外周轮廓为圆弧形，且该圆弧形的周长大体等于二分之一圆的周长。
图6所示的磁控管的其他结构和操作可以与图1和图2所示实施例相同，这里不再详细描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种磁控管，其特征在于，包括：
管体，所述管体内设有多个第一腔且相邻的第一腔相通；
多个阳极，所述阳极设在所述第一腔内且包括筒体和多个设在所述筒体内的扇叶，所述扇叶沿所述筒体的径向延伸，且所述扇叶的外端与所述筒体的内周面相连，多个所述扇叶沿所述筒体的周向间隔布置，相邻所述扇叶之间形成谐振腔，多个所述谐振腔包括第一谐振腔和第二谐振腔，所述第一谐振腔和所述第二谐振腔沿所述筒体的周向交替布置，所述筒体设有多个沿所述筒体的周向间隔布置的耦合缝，所述耦合缝沿所述筒体的径向贯通所述筒体以连通所述第一谐振腔和所述第一腔；
多个阴极，所述阴极设在所述筒体内且与所述筒体同轴设置，所述阴极和所述扇叶的内端在所述筒体的径向上间隔开，所述阴极的至少部分位于多个所述扇叶的内侧；
输出缝，所述输出缝设在所述管体上以连通所述第一腔与外界；
所述管体上还设有输出口，所述输出口连通所述输出缝与所述外界，所述输出缝为至少一个，所述输出缝为多个，多个所述输出缝与多个所述第一腔一一对应地直接连通，所述管体上还设有与所述输出口连通的连接通路，所述连接通路连通相邻所述输出缝，所述磁控管还包括合路器，所述合路器设在所述连接通路内；
所述管体内还包括通道，相邻所述第一腔通过所述通道连通，所述输出缝与所述通道直接连通，还包括用于调整微波频率的调谐板，所述调谐板设在第一腔内且所述阳极间隔开，所述调谐板沿所述筒体的轴向可移动。
2.根据权利要求1所述的一种磁控管，其特征在于，所述筒体包括其轴向上的第一端和第二端，所述筒体的第一端和第二端敞开设置，
所述磁控管还包括第一磁极和第二磁极，所述第一磁极和所述第二磁极的磁性相异，且所述第一磁极的至少部分通过所述筒体的第一端配合在所述筒体内，所述第二磁极的至少部分通过所述筒体的第二端配合在所述筒体内。
3.根据权利要求1所述的一种磁控管，其特征在于，所述合路器包括但不限于E-T结构。
4.根据权利要求1所述的一种磁控管，其特征在于，所述调谐板为多个，多个所述调谐板间隔布置，且相邻所述筒体之间设有所述调谐板。
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