一种能抑制非旋转对称杂模的三轴相对论速调管放大器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111883405A(43)申请公布日2020.11.03(21)申请号202010792100.8(22)申请日2020.08.08(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)发明人巨金川周云霄张威党方超张军(74)专利代理机构国防科技大学专利服务中心43202代理人王文惠(51)Int.Cl.H01J25/10(2006.01)H01J23/213(2006.01)H01J23/36(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图3页(54)发明名称一种能抑制非旋转对称杂模的三轴相对论速调管放大器(57)摘要本发明属于高功率微波技术领域，公开了一种能抑制非旋转对称杂模的三轴相对论速调管放大器，包括阴极座201、阴极202、阳极外筒203、内导体204、注入腔205、第一反射腔206、第一群聚腔207、第二反射腔208、第二群聚腔209、第三反射腔210、提取腔211、锥波导212、反馈环213、电子束收集极214、支撑杆215、微波输出口216、螺线管磁场217和注入波导218，整体结构关于中心轴线旋转对称。本发明通过对器件电磁结构的合理设计，克服了现有三轴相对论速调管放大器中侧向双端口注入结构复杂、非旋转对称模式自激振荡难以从物理机理上完全抑制等缺点，且具有良好的锁频锁相特性，对于高功率微波空间相干功率合成所需的类似速调管放大器设计具有重要的借鉴意义。CN111883405ACN111883405A权利要求书1/3页1.一种能抑制非旋转对称杂模的三轴相对论速调管放大器，包括阴极座(201)、阴极(202)、阳极外筒(203)、内导体(204)、注入腔(205)、第一反射腔(206)、第一群聚腔(207)、第二反射腔(208)、第二群聚腔(209)、第三反射腔(210)、提取腔(211)、锥波导(212)、反馈环(213)、电子束收集极(214)、支撑杆(215)、微波输出口(216)、螺线管磁场(217)、注入波导(218)；其中，注入腔(205)由注入腔内筒(205a)和注入腔外筒(205b)组成，第一反射腔(206)由第一反射腔内筒(206a)和第一反射腔外筒(206b)组成，第一群聚腔(207)由第一群聚腔内筒(207a)和第一群聚腔外筒(207b)组成，第二反射腔(208)由第二反射腔内筒(208a)和第二反射腔外筒(208b)组成，第二群聚腔(209)由第二群聚腔内筒(209a)和第二群聚腔外筒(209b)组成，第三反射腔(210)由第三反射腔内筒(210a)和第三反射腔外筒(210b)组成，提取腔(211)由提取腔内筒(211a)和提取腔外筒(211b)组成，支撑杆(215)由左侧支撑杆(215a)和右侧支撑杆(215b)组成，螺线管磁场(217)由左侧螺线管磁场(217a)和右侧螺线管磁场(217b)组成；所述能抑制非旋转对称杂模的三轴相对论速调管放大器的整体结构关于中心轴线旋转对称；其特征在于：所述阴极(202)在外接脉冲功率源的驱动下产生强流电子束；电子束在所述螺线管(217)的导引下依次经过所述注入腔(205)、所述第一群聚腔(207)、所述第二群聚腔(209)、所述提取腔(211)、最终被所述电子束收集极(214)的楔形凹槽收集；所述注入波导(218)将外接种子源的微波信号引入到所述注入腔(205)中，在所述注入腔(205)的间隙处激励起同轴TM011模式，其轴向电场会对经过的电子束进行初步的速度调制；电子束的速度调制被工作在TM011模式的所述第一群聚腔(207)和工作在TM011模式的所述第二群聚腔(209)加深，实现大于120％的电子束调制深度；被调制好的电子束在所述提取腔(211)中将其能量转给TM011模式的微波场，激励起高功率微波，然后通过所述微波输出口(216)向外输出；在所述第一群聚腔(207)、所述第二群聚腔(209)和所述提取腔(211)左端分别设置所述第一反射腔(206)、第二反射腔(208)和第三反射腔(210)来抑制TEM模式的能量泄露。2.根据权利要求1所述的一种能抑制非旋转对称杂模的三轴相对论速调管放大器，其特征在于：所述阴极座(201)左端外接脉冲功率源的内导体，所述阳极外筒(203)左端外接脉冲功率源的外导体述阴极202是一个薄壁圆筒，套在所述阴极座(201)右端，其壁厚为1mm-2mm，优选取值为2mm，外半径R1等于电子束的半径；所述阳极外筒(203)由两段内半径分别为R2和R3的圆柱筒组成，满足R1<R3<R2；所述内导体(204)是一个半径为R4，长度为L1的圆柱体，满足R4<R1，所述内导体(204)通过其右端的外螺纹与所述电子