一種多頻可控高功率微波器件裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及高功率微波器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多頻可控高功率微波器件裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高功率微波(HPM)—般是指峰值功率在100MW以上、工作頻率為100MHz?300GHz范圍內(nèi)的電磁波。目前高功率微波的產(chǎn)生一般要依靠高能量的相對論電子束，利用慢波結(jié)構(gòu)中的返波與電子注相互作用而產(chǎn)生微波振蕩，電子注在這類器件中被加速到接近光速的速度，具有很高的能量，管內(nèi)的微波通過注波互作用獲得電子注的能量，從而產(chǎn)生微波放大。相對論返波振蕩器本質(zhì)上是一種表面波器件，它利用慢波結(jié)構(gòu)壁表面附近集中的高頻場與電子束發(fā)生共振相互作用而實現(xiàn)將電子束的動能向高頻場的能量轉(zhuǎn)移，從而產(chǎn)生微波振蕩。這種管子的特點是:結(jié)構(gòu)簡單，容易起振，頻帶寬，輸出功率尚。相對論返波振蕩器自上世紀70年代問世以來，在脈沖功率技術(shù)和真空電子學(xué)技術(shù)長足進步基礎(chǔ)上取得了飛速發(fā)展，但是這些研究都主要集中在如何提高相對論管的峰值功率和效率方面。一般情況下相對論返波振蕩器工作電壓強、起振電流大、微波模式單一且輸出微波功率高等一些特點，使得在微波管設(shè)計時器件一般輸出為窄帶單頻模式，限制了相對論返波管的應(yīng)用范圍。
[0003]在采用盤荷波導(dǎo)作為慢波結(jié)構(gòu)的微波器件技術(shù)中，為了實現(xiàn)器件輸出頻率可調(diào)，一般采用調(diào)節(jié)輸入微波器件電壓和電流來實現(xiàn)微波器件輸出微波頻率的變化。這種頻率可調(diào)技術(shù)要求脈沖功率源具有很大的電壓調(diào)節(jié)范圍，但在器件輸出高功率微波狀態(tài)下，器件內(nèi)電子束速度接近于光速，因此對電壓的變化很不敏感，并且一般脈沖源也只能提供有限的電壓調(diào)節(jié)能力。采用盤荷波導(dǎo)作為慢波結(jié)構(gòu)的相對論高功率微波器件中，輻射微波頻率與盤荷波導(dǎo)周期長度之間的乘積基本為一常數(shù)，因此可以采用調(diào)節(jié)盤荷波導(dǎo)周期的方式實現(xiàn)輻射微波頻率的調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方式對微波頻率的改變最為直接、明顯，且可以實現(xiàn)高功率微波器件較大頻率范圍的調(diào)諧。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，利用中心孔盤荷波導(dǎo)周期均勻可調(diào)裝置發(fā)明技術(shù)，可以實現(xiàn)高功率微波器件頻率在線、遠程可調(diào)，單一器件可依次實現(xiàn)不同頻率的高功率微波輸出。
[0005]—種多頻可控高功率微波器件裝置，包括由高功率微波器件、器件慢波結(jié)構(gòu)周期調(diào)節(jié)機構(gòu)、絕緣子、微波輻射天線及引導(dǎo)磁體經(jīng)真空密封連接構(gòu)成的真空腔；
所述微波輻射天線為圓錐喇叭天線，引導(dǎo)磁體在裝置內(nèi)產(chǎn)生IT的均勻軸向引導(dǎo)磁場； 所述高功率微波器件包括陰極、漂移腔、束波互作用腔及微波輸出腔，
所述束波互作用腔由多個帶有中心孔的盤荷波導(dǎo)盤片組成均勻周期性慢波結(jié)構(gòu)，帶有中心孔的盤荷波導(dǎo)盤片通過螺紋孔與器件慢波結(jié)構(gòu)周期調(diào)節(jié)機構(gòu)串接在一起組成盤荷波導(dǎo)周期均勻可調(diào)裝置， 器件慢波結(jié)構(gòu)周期長度的變化距離與器件慢波結(jié)構(gòu)周期調(diào)節(jié)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)角度呈線性關(guān)系，
器件慢波結(jié)構(gòu)的微波頻率通過調(diào)節(jié)慢波結(jié)構(gòu)周期來實現(xiàn)。
[0006]在上述技術(shù)方案中，所述盤荷波導(dǎo)周期均勻可調(diào)裝置包括:
外圓波導(dǎo)和設(shè)置在外圓波導(dǎo)內(nèi)的螺桿和若干個慢波結(jié)構(gòu)盤片，所述若干個慢波結(jié)構(gòu)盤片與外圓波導(dǎo)同軸，螺桿設(shè)置在慢波結(jié)構(gòu)盤片與外圓波導(dǎo)之間，且螺桿與外圓波導(dǎo)的軸線平行，
每一個慢波結(jié)構(gòu)盤片的固定連接部上設(shè)置有螺紋孔，所述螺桿外表面設(shè)置有螺紋，螺桿穿過慢波結(jié)構(gòu)盤片上固定連接部位的螺紋孔，螺紋孔的內(nèi)螺紋與螺桿的外螺紋嚙合；所述若干個慢波結(jié)構(gòu)盤片依次成等差間距與螺桿連接。
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述螺桿的一端通過軸承連接到外圓波導(dǎo)上，使得螺桿只能轉(zhuǎn)動不能沿外圓波導(dǎo)軸線運動。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述慢波結(jié)構(gòu)盤片的數(shù)量可調(diào)，兩個慢波結(jié)構(gòu)盤片之間的距離可調(diào)，兩個慢波結(jié)構(gòu)盤片與螺桿連接后的間距可調(diào)。
[0009]在上述技術(shù)方案中，從第一個慢波結(jié)構(gòu)盤片依次到最后一個慢波結(jié)構(gòu)盤片，每一個螺紋孔對應(yīng)的螺桿上的螺紋距不同。
[0010]在上述技術(shù)方案中，從第一個慢波結(jié)構(gòu)盤片的螺紋孔到最后一個慢波結(jié)構(gòu)盤片的螺紋孔對應(yīng)螺桿上的螺紋均逐步變大。
[0011]在上述技術(shù)方案中，每個螺紋孔對應(yīng)的螺紋距成等差數(shù)列，差值為第一個螺紋孔對應(yīng)的螺紋距。
[0012]在上述技術(shù)方案中，在相對論電子束驅(qū)動下，根據(jù)電子束群速度與返波-1次諧波相等的關(guān)系，器件慢波結(jié)構(gòu)周期與輻射微波頻率的乘積為常量。
[0013]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用中心孔盤荷波導(dǎo)周期均勻可調(diào)裝置發(fā)明技術(shù)，可以實現(xiàn)高功率微波器件頻率在線、遠程可調(diào)，單一器件可依次實現(xiàn)不同頻率的高功率微波輸出。本發(fā)明的中心孔盤荷波導(dǎo)周期可調(diào)裝置能夠保證慢波結(jié)構(gòu)周期大范圍尺寸的調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)靈活多變，在高功率微波器件中可以很好的實現(xiàn)輻射微波頻率的調(diào)節(jié)。
【附圖說明】
[0014]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明中多頻可控高功率微波器件結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是中心孔盤荷波導(dǎo)周期均勻可調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中:1是場致發(fā)射陰極;2是高功率微波器件;3是絕緣子;4是引導(dǎo)磁體;5是微波輻射天線;6是旋轉(zhuǎn)柄，7是外連圓波導(dǎo)，8是漂移段，9是螺桿，10是慢波結(jié)構(gòu)盤片。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，裝置由高功率微波器件、器件慢波結(jié)構(gòu)周期調(diào)節(jié)機構(gòu)、絕緣子、微波輻射天線及磁體組成。微波輻射天線為高功率圓錐喇叭天線，絕緣子材料為增強尼龍，磁體在裝置內(nèi)產(chǎn)生IT的均勻軸向引導(dǎo)磁場。高功率微波器件、器件慢波結(jié)構(gòu)周期調(diào)節(jié)機構(gòu)、絕緣子、微波輻射天線及磁體經(jīng)真空密封連接，構(gòu)成一真空腔，真空度為毫帕量級。
[0016]如圖2所示，高功率微波器件由陰極、漂移腔、束波互作用腔及微波輸出腔組成。束波互作用腔由多個帶有中心孔的盤荷波導(dǎo)盤片組成均勻周期性慢波結(jié)構(gòu)。帶有中心孔的盤荷波導(dǎo)盤片通過螺紋孔與器件慢波結(jié)構(gòu)周期調(diào)節(jié)機構(gòu)串接在一起，且盤荷波導(dǎo)盤片螺紋孔螺距依次成等差數(shù)列排列。右邊第一個盤荷波導(dǎo)盤片螺紋孔的螺距為等差數(shù)列的公差。
[0017]如圖3所示，荷波導(dǎo)周期均勻可調(diào)結(jié)構(gòu)，包括外圓波導(dǎo)和設(shè)置在外圓波導(dǎo)內(nèi)的螺桿和若干個慢波結(jié)構(gòu)盤片，所述若干個慢波結(jié)構(gòu)盤片與外圓波導(dǎo)同軸，螺桿設(shè)置在慢波結(jié)構(gòu)盤片與外圓波導(dǎo)之間，且螺桿與外圓波導(dǎo)的軸線平行。