CN203588963U - 一种无引导磁场相对论返波管振荡器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及微波电子学领域，尤其是涉及一种无引导磁场相对论返波管振荡器。本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的现有技术返波管需要一个很强的轴向引导磁场的问题，提供一种无引导磁场相对论返波管振荡器，采用在通过内置阳极箔来引导阴极产生的电子束的方式。这就克服现有RBWO需要一个很强的轴向引导磁场的问题，该阳极箔同时起到反射返波的作用。一种无引导磁场相对论返波管振荡器，包括阴极端、壳体、漂移段、慢波结构、内导体等。本实用新型应用于返波管振荡器设计领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及微波电子学领域，尤其是涉及一种无引导磁场相对论返波管振荡器。
背景技术
随着等离子体技术、脉冲功率技术的进步以及复杂PIC模拟工具的发展，高功率微波技术也迅速地发展起来，尤其是在高功率微波源的研制方面取得了极大的进展,先后出现了很多种不同类型的高功率微波器件。其中，相对论返波管振荡器（RBWO）是一种典型的GW量级的高功率微波器件。RBWO利用高能电子束与慢波结构的结构波相互作用产生相干辐射，提取电子的动能，产生高功率微波。
目前，RBWO一般需要一个很强的轴向引导磁场对电子束进行引导，因此需要一个体积庞大、高耗能的磁场系统来产生该磁场。名称为“Efficient Operation of an Oversized Backward Wave Oscillator”的文章（IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE，2011年第39卷第5期P1201-1203），公开了一种相对论返波管振荡器的工作性能，在工作电压约为1.05 MV,工作电流约为21 kA，引导磁场强度为3.5 T的条件下，输出功率为6.0 GW，功率转换效率约27.5%，其频率为8.45 GHz。然而，由于去除了庞大的磁场系统，无引导磁场RBWO具备了小型化、轻重量的特点，具有更广泛的应用前景。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的现有技术返波管需要一个很强的轴向引导磁场的问题，提供一种无引导磁场相对论返波管振荡器，采用在通过内置阳极箔来引导阴极产生的电子束的方式。这就克服现有RBWO需要一个很强的轴向引导磁场的问题，该阳极箔同时起到反射返波的作用。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种无引导磁场相对论返波管振荡器，包括阴极端1、壳体2、漂移段4、 慢波结构、内导体13，所述壳体为两端封闭的圆柱体，所述阴极端1贴于壳体左端面内侧，所述内导体13贴于壳体右端面内侧，所述阴极端1、内导体13与壳体是同轴结构，所述漂移段4、慢波结构是中空圆柱体，所述漂移段、慢波结构贴于壳体内壁，所述漂移段4右端面与慢波结构左端面表面连接，其特征在于还包括阳极箔3，所述阳极箔3与漂移段左端面表面连接。
所述慢波结构包括至少一个叶片、与叶片对应的内谐振腔段，所述内谐振腔段是叶片左端设置有缺口的圆中空柱体，所述慢波结构沿轴向长度是壳体轴向长度的1/4到1/2。
所述叶片内外半径差范围是0.3厘米－1.2厘米。
所述阳极箔3是网状结构的金属片层,所述阳极箔3与壳体内做端面平行，阳极箔3与壳体内壁表面连接。
所述漂移段4是良导体材质，漂移段4沿壳体轴线长度范围0.0厘米－0.5厘米。
所述阴极端1半径范围是0.48厘米－2.0厘米、内导体13半径范围是0.8厘米－4.0厘米。 
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是:
克服现有RBWO需要一个很强的轴向引导磁场的问题，该阳极箔同时起到反射返波的作用。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是；
附图标记：
1-阴极端 2-壳体 3-阳极箔 4-漂移段
5、6、7、8-内谐振腔 9、10、11、12-叶片 13-内导体。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加 清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
1、本发明的无磁场相对论返波管振荡器的工作原理是：
首先通过调整内导体的半径和长度使得内导体前端和谐振反射腔一起构成一个准谐振腔。
然后在阴极端1和阳极箔3之间产生的强电场作用下，电子从阴极端1的端面发射出来并向阳极箔3加速运动，其中一部分被阳极箔3吸收而损失，另一部分电子透过阳极箔3后穿过漂移段4和慢波结构，当电子的漂移速度接近慢波结构微波场的相速度时，电子束与场相互作用，电子束的能量转换为场的能量，产生高功率微波，而穿过慢波结构以后的电子由同轴输出结构的内导体13吸收。
2、阴极端是石墨或表面贴有天鹅绒的无磁不锈钢材质，参数要求其半径范围为0.48厘米－2.0厘米。
3、内导体是无磁不锈钢、黄铜等良导体材质，参数要求其半径范围是0.8厘米－4.0厘米。
如图1所示，本装置包括阴极端1、壳体2、漂移段4、 慢波结构、内导体13、阳极箔3，所述壳体为两端封闭的圆柱体，所述阴极端1贴于壳体左端面内侧，所述内导体13贴于壳体右端面内侧，所述阴极端1、内导体13与壳体是同轴结构，所述漂移段4、慢波结构是中空圆柱体，所述漂移段、慢波结构贴于壳体内壁，所述漂移段4右端面与慢波结构左端面表面连接，所述阳极箔3与漂移段左端面表面连接。其中慢波结构包括4个叶片以及与叶片对应的内谐振腔段。
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）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。
Claims (6)
1.一种无引导磁场相对论返波管振荡器，包括阴极端、壳体、漂移段、慢波结构、内导体，所述壳体为两端封闭的圆柱体，所述阴极端贴于壳体左端面内侧，所述内导体贴于壳体右端面内侧，所述阴极端、内导体与壳体是同轴结构，所述漂移段、慢波结构是中空圆柱体，所述漂移段、慢波结构贴于壳体内壁，所述漂移段右端面与慢波结构左端面表面连接，其特征在于还包括阳极箔，所述阳极箔与漂移段左端面表面连接。
2.根据权利要求1所述的一种无引导磁场相对论返波管振荡器，其特征在于所述慢波结构包括至少一个叶片、与叶片对应的内谐振腔段，所述内谐振腔段是叶片左端设置有缺口的圆中空柱体，所述慢波结构沿轴向长度是壳体轴向长度的1/4到1/2。
3.根据权利要求2所述的一种无引导磁场相对论返波管振荡器，其特征在于所述叶片内外半径差范围是0.3厘米－1.2厘米。
4.根据权利要求1所述一种无引导磁场相对论返波管振荡器，其特征在于所述阳极箔是网状结构的金属片层,所述阳极箔与壳体内做端面平行，阳极箔与壳体内壁表面连接。
5.根据权利要求1所述一种无引导磁场相对论返波管振荡器，其特征在于所述漂移段是良导体材质，漂移段沿壳体轴线长度范围0.0厘米－0.5厘米。
6.根据权利要求1所述的一种无引导磁场相对论返波管振荡器，其特征在于所述阴极端半径范围是0.48厘米－2.0厘米、内导体13半径范围是0.8厘米－4.0厘米。
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