一种两级调制的同轴相对论速调管振荡器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115064429A(43)申请公布日2022.09.16(21)申请号202210722494.9(22)申请日2022.06.20(71)申请人中国人民解放军国防科技大学地址410073湖南省长沙市开福区德雅路109号(72)发明人葛行军池航邓如金党方超阳福香张鹏胡晓东贺军涛(74)专利代理机构湖南企企卫知识产权代理有限公司43257专利代理师任合明(51)Int.Cl.H01J25/14(2006.01)H01J23/04(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图6页(54)发明名称一种两级调制的同轴相对论速调管振荡器(57)摘要本发明涉及高功率微波技术领域的微波源器件，尤其是一种两级调制的同轴相对论速调管振荡器，包括阴极座、阴极、阳极外筒、内筒、准直孔、一级调制腔、一级漂移段、二级调制腔、二级漂移段、提取腔、同轴输出波导、第一支撑杆、第二支撑杆、螺线管磁场、梯形收集极；整个结构关于中心轴线旋转对称。阴极座左端外接脉冲驱动源的阳极，阳极外筒左端外接脉冲驱动源的外导体，同轴输出波导右端连接模式转换器和天线。本发明克服低磁场下效率低的难题，通过合理设计电磁结构，采用两级调制腔，在低磁场条件下通过二次调制电子，提高电子的群聚效果，进而在低导引磁场下实现高效率的束‑波转换。CN115064429ACN115064429A权利要求书1/2页1.一种两级调制的同轴相对论速调管振荡器，其特征在于：包括阴极座(301)、阴极(302)、阳极外筒(303)、内筒(304)、准直孔(305)、一级调制腔(306)、一级漂移段(307)、二级调制腔(308)、二级漂移段(309)、提取腔(310)、同轴输出波导(311)、第一支撑杆(312a)、第二支撑杆(312b)、螺线管磁场(313)、梯形收集极(314)；整个结构关于中心轴线旋转对称，阴极座(301)左端外接脉冲驱动源的阳极，阳极外筒(303)左端外接脉冲驱动源的外导体，同轴输出波导(311)右端连接模式转换器和天线；阴极(302)是一个薄壁圆筒，半径R1等于电子束半径，套在阴极座(301)右端；内筒(304)为一个半径不等的圆柱形导体，与阳极外筒(303)上的各种空腔一起形成电子束调制空腔以及微波输出结构；准直孔(305)是一个外半径为R2，内半径为R3的圆环形空腔，长度为L1，L1为工作波长λ的0.3‑0.8倍，准直孔(305)用于截止工作频率的微波；一级调制腔(306)由三对横截面均为梯形的圆环形空腔组成：从左往右外筒上第一个圆环形空腔内半径等于准直孔(305)的内半径R2，外半径为R4，第二个和第三个圆环形空腔内半径均等于准直孔(305)的内半径R2，外半径均为R5，R4＞R5＞R2；外筒上第一个圆环形空腔为等腰梯形，两条腰在轴线方向上的投影长度均为L2，上底长度为L3，2L2+L3为工作波长λ的0.2‑0.5倍；第二个圆环形空腔为等腰梯形，两条腰在轴线方向上的投影长度均为为L4，上底长度为L5，2L4+L5为工作波长λ的0.1‑0.4倍；第三个圆环形空腔为直角梯形，斜边在轴线方向上的投影长度为L6，上底长度为L7，L6+L7为工作波长λ的0.3‑0.5倍；前面两个圆环形空腔之间的间隔为L8，第二第三个圆环形空腔之间的间隔为L9，L8为工作波长λ的0.1‑0.2倍，L9为工作波长λ的0.1‑0.2倍；从左往右内筒上第一个圆环形空腔内半径均等于准直孔的内半径R6，外半径均为R3，R3＞R6；第一个圆环形空腔为等腰梯形，两条腰在轴线方向上的投影长度均为L2，上底长度为L3；第二个圆环形空腔为等腰梯形，两条腰在轴线方向上的投影长度均为为L4，上底长度为L5；第三个圆环形空腔为直角梯形，斜边在轴线方向上的投影长度为L6，上底长度为L7；前面两个圆环形空腔之间的间隔为L8，第二第三个圆环形空腔之间的间隔为L9；一级漂移段(307)是一个外半径为R7，内半径为R8的圆环形空腔，R2＞R7，长度为L10，L10一般为工作波长λ的0.5‑1倍；二级调制腔(308)由一对横截面均为矩形的圆环形空腔组成，外筒上圆环形空腔的外半径为R9、内半径为R7，内筒上圆环形空腔的外半径为R8、内半径为R10，R9＞R7＞R8＞R10，内外筒圆环形空腔的长度均为L11，L11一般为工作波长λ的0.1‑0.5倍；二级漂移段(309)是一个外半径为R11，内半径为R12的圆环形空腔，满足R11＞R7＞R8＞R12，长度为L12，L12为工作波长λ的0.5‑1倍；提取腔(310)由三对横截面均为矩形的圆环形空腔构成，从左往右外筒上第一个圆环形空腔的外半径为R13、内半径为R14，外筒上第二个圆环形空腔的外半径为R14、内半径为R11，外筒上第三个圆环