一种同轴相对论速调管放大器内馈入式输入腔.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115020170A(43)申请公布日2022.09.06(21)申请号202210698686.0(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)发明人党方超张鹏阳福香周宁葛行军张晓萍巨金川张威贺军涛(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.H01J23/12(2006.01)H01J25/20(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图6页(54)发明名称一种同轴相对论速调管放大器内馈入式输入腔(57)摘要本发明涉及高功率微波技术领域同轴相对论速调管放大器的输入腔，具体涉及一种同轴相对论速调管放大器内馈入式输入腔，属于高功率微波技术领域，其包括外导体、第一内导体、第二内导体、注入圆波导、弯曲波导、输入腔间隙、左端漂移管、右端漂移管和支撑杆组成，整个结构关于中心轴线旋转对称。本发明提供的一种同轴相对论速调管放大器内馈入式输入腔，在保证输入腔高吸收率的基础上解决现有外馈入式输入腔分断导引磁场、大过模比情况下易激励非旋转对称模式两大难题，对类似的相对论速调管放大器所需的输入腔设计具有重要借鉴意义。CN115020170ACN115020170A权利要求书1/2页1.一种同轴相对论速调管放大器内馈入式输入腔，其特征在于：包括外导体(201)、第一内导体(202a)、第二内导体(202b)、注入圆波导(203)、弯曲波导(204)、输入腔间隙(205)、左端漂移管(206a)、右端漂移管(206b)和支撑杆(207)组成，整个结构关于中心轴线旋转对称；所述阳极外筒(201)由内半径为R2、轴向长度为L1和内半径为R3、轴向长度为L12的两个圆柱筒组成，满足R2>R3，L1的取值为60mm‑90mm，L12的取值为工作波长λ的3.8‑4倍；第一内导体(202a)和第二内导体(202b)分别由一个实心异形圆柱体和一个空心异形圆柱筒组成，圆柱体和圆柱筒相互嵌套：第一内导体(202a)为一半径为R4、轴向长度为L2的实心圆柱体，满足R4<R1，L2的取值为工作波长λ的1.8‑2.2倍，在其右侧挖出一个横截面为倒卧的“山”字结构，其中“山”字底下一横的轴向长度为L3，“山”字边上两竖的轴向长度均为L4，内半径为R5，满足R5<R4，L3的取值为工作波长λ的0.5‑0.8倍，L4的取值为工作波长λ的0.8‑1倍，“山”字中间一竖坐落在一个半径为R6，轴向长度为L5的平台上，满足R6<R5，L5的取值为工作波长λ的0.2‑0.4倍，中间一竖的半径为R7，轴向长度为L6，满足R7<R6，L6的取值为工作波长λ的0.8‑1.2倍；第二内导体(202b)为一外半径为R4、内半径为R8的空心圆柱筒，满足R7<R8<R6，且0.05λ<R8‑R7<0.2λ，在圆柱筒的左侧外部挖出一个轴向长度为L7，内半径为R6，外半径为R4的圆环，L7的取值为工作波长λ的0.8‑1倍，这样第二内导体(202b)左侧剩余的部分就伸入第一内导体(202a)右侧的异形空腔形成嵌套，两者之间的轴向距离为L8，L8的取值为工作波长λ的0.05‑0.2倍，第一内导体(202a)与第二内导体(202b)之间的空腔形成弯曲波导(204)；注入圆波导(203)为第二内导体(202b)中半径为R8的圆柱形空腔，用于传输TM01模式的注入微波，注入圆波导(203)左端连接弯曲波导(204)；输入腔间隙(205)为阳极外筒(201)上正对弯曲波导(204)输出口的轴向长度为L9、外半径为R9的圆环状凹槽，满足R3<R9<R2，L9的取值为工作波长λ的0.2‑0.3倍；弯曲波导(204)用于进行注入微波的模式转换，在注入圆波导(203)中，注入微波为TM01模式，进入弯曲波导(204)中转换为同轴TEM模式，再从弯曲波导(204)进入输入腔间隙(205)中转换为TM01模式作为工作模式；左端漂移管(206a)和右端漂移管(206b)为阳极外筒(201)与第一内导体(202a)和第二内导体(202b)之间的圆环形空腔，分别位于输入腔间隙(205)的左端和右端，左端漂移管(206a)的长度为L3+L4，右端漂移管(206b)的长度为L10，L10的取值为工作波长λ的1.8‑2.2倍，右端漂移管(206b)连接相对论速调管放大器的群聚腔；左端漂移管(206a)和右端漂移管(206b)用于将电子束的速度调制转化为密度调制以及对器件工作模式截止，防止微波泄露到其他腔体之中；为保证一定的功率容量和对工作模式的截止，左端漂移管(206a)和右端漂移管(206b)应有一定的宽度，即满足0.4λ<R3‑R4<0.5