專利名稱:一種L波段，Ku波段雙頻可控高功率微波器件的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種L波段，Ku波段雙頻可控高功率微波器件,包括：絕緣端、與絕緣端連接的L波段相對論返波振蕩器，所述絕緣端內(nèi)設(shè)置有陰極，所述陰極為雙直徑電子束發(fā)陰極，所述L波段相對論返波振蕩器的腔體內(nèi)設(shè)置有Ku波段相對論返波振蕩器，L波段相對論返波振蕩器與Ku波段相對論返波振蕩器通過支撐圓環(huán)固定為一體，所述L波段相對論返波振蕩器、Ku波段相對論返波振蕩器、陰極設(shè)置在同一水平軸線上；本實用新型利用同軸相對論返波振蕩器的結(jié)構(gòu)特點研究，將低頻器件中同軸內(nèi)導(dǎo)體作為高頻段器件，利用可控雙直徑電子束使相對論返波振蕩器可根據(jù)需要依次產(chǎn)生L波段，Ku波段單頻高功率微波，或同時產(chǎn)生L波段，Ku波段雙頻高功率微波。
【專利說明】
一種L波段，Ku波段雙頻可控高功率微波器件
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L波段，Ku波段雙頻可控高功率微波器件。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，高功率微波源在追求高功率、高效率以及實現(xiàn)長脈沖和高重頻運行的同時，也呈現(xiàn)出了其他的一些發(fā)展特點，如追求單個微波源器件產(chǎn)生具有多個頻率的微波。該類型的器件能夠?qū)崿F(xiàn)單一振蕩器的多頻輸出，是對單頻振蕩器的拓展研究和集成創(chuàng)新應(yīng)用，具有一定的學(xué)術(shù)價值和潛在的應(yīng)用前景。相對論返波振蕩器具有高功率、高效率、適合重頻運行的工作特點，是目前最有潛力的高功率微波產(chǎn)生器件之一，在高功率微波產(chǎn)生器件中占有重要的地位，多頻相對論返波振蕩器的研究有利于進(jìn)一步拓展其應(yīng)用，具有重要的現(xiàn)實意義。
[0003]由于高功率微波的應(yīng)用潛力，特別是作為復(fù)雜電磁環(huán)境構(gòu)建，使得高功率微波技術(shù)在現(xiàn)代電子信息方面的作用更為誘人。最近的研究表明，如果用兩個或多個頻率的高功率微波束攻擊電子系統(tǒng)，所需要的破壞閾值會降低，采用這種技術(shù)會使功率微波技術(shù)更快地趨于實用。然而，國內(nèi)外報道的產(chǎn)生雙頻高功率微波方法其實質(zhì)均為用兩套單獨的單頻微波源，這種方法存在一些不足:首先兩套或多套獨立運行的微波源同步輸出將存在一定困難;其次，兩套或多套獨立運行的微波源的空間輻射方向圖較為復(fù)雜，不利于高功率微波的實際應(yīng)用；另外，兩套獨立運行的微波源還會增加研究成本。因此，研究一種能可控輸出不同單頻或同時輸出兩個頻率的微波源將具有重要的學(xué)術(shù)價值和應(yīng)用價值，這也是高功率微波技術(shù)研究的又一個新的研究方向，將為高功率微波效應(yīng)研究提供很好的基礎(chǔ)。
[0004]目前各種通信及探測用微波頻段主要集中在!^!^波段。簡單從頻率來判斷某種高功率微波器件結(jié)構(gòu)尺寸，IGHz的高功率微波器件結(jié)構(gòu)尺寸大概是14.25GHz的高功率微波器件的10倍以上。如果能在同一器件內(nèi)實現(xiàn)L波段及Ku波段的高功率微波，則其他頻段的高功率微波基本都可以在一個器件內(nèi)福射產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是利用同軸相對論返波振蕩器的結(jié)構(gòu)特點研究，將低頻器件中同軸內(nèi)導(dǎo)體作為高頻段器件，利用可控雙直徑電子束使相對論返波振蕩器可根據(jù)需要依次產(chǎn)生L，Ku波段單頻高功率微波，或同時產(chǎn)生L，Ku波段雙頻高功率微波。本發(fā)明中的低頻及高頻器件可根據(jù)實際頻率需求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計，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)大跨波段雙頻可控高功率微波的產(chǎn)生。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種L波段，Ku波段雙頻可控高功率微波器件，包括:絕緣端、與絕緣端連接的L波段相對論返波振蕩器，
[0008]所述絕緣端內(nèi)設(shè)置有陰極，所述陰極為雙直徑電子束發(fā)陰極，所述L波段相對論返波振蕩器的腔體內(nèi)設(shè)置有Ku波段相對論返波振蕩器，L波段相對論返波振蕩器與Ku波段相對論返波振蕩器通過支撐圓環(huán)固定為一體，所述L波段相對論返波振蕩器、Ku波段相對論返波振蕩器、陰極設(shè)置在同一水平軸線上，所述L波段相對論返波振蕩器的末端設(shè)置有雙波段輻射天線介質(zhì)窗，Ku波段相對論返波振蕩器末端設(shè)置有輻射端，所述雙波段輻射天線介質(zhì)窗、絕緣端、陰極、L波段、Ku波段相對論返波振蕩器構(gòu)成真空腔。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述Ku波段相對論返波振蕩器與L波段相對論返波振蕩器通過支撐圓環(huán)處于等電位狀態(tài)。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述支撐圓環(huán)設(shè)置有兩個，兩個支撐圓環(huán)的間距為四分之一L波段波長。
[0011]在上述技術(shù)方案中，所述Ku波段相對論返波振蕩器的輻射端外部尺寸結(jié)構(gòu)為模式轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部尺寸結(jié)構(gòu)為Ku波段器件輻射喇叭天線。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述模式轉(zhuǎn)換器為L波段TEM模式至TMo1模式的模式轉(zhuǎn)換器。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述雙波段輻射天線介質(zhì)窗的厚度為Ku波段與L波段的最小發(fā)射系數(shù)。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述雙直徑電子束發(fā)陰極其中一個陰極對應(yīng)Ku波段相對論返波振蕩器內(nèi)的腔體，另一個陰極對應(yīng)到Ku波段相對論返波振蕩器與L波段相對論返波振蕩器之間的空隙。
[0015]在上述技術(shù)方案中，所述雙直徑電子束發(fā)陰極中的兩個陰極均為環(huán)形陰極管，所述環(huán)形陰極管發(fā)射的電子束為環(huán)形電子束。
[0016]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:
[0017]本發(fā)明利用同軸相對論返波振蕩器的結(jié)構(gòu)特點研究，將低頻器件中同軸內(nèi)導(dǎo)體作為高頻段器件，利用可控雙直徑電子束使相對論返波振蕩器可根據(jù)需要依次產(chǎn)生L波段，Ku波段單頻高功率微波，或同時產(chǎn)生L波段，Ku波段雙頻高功率微波。本發(fā)明中的低頻及高頻器件可根據(jù)實際頻率需求進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計，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)大跨波段雙頻可控高功率微波的產(chǎn)生。
【附圖說明】

[0018]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0019]圖1為本發(fā)明的正面剖視圖；
[°02°]圖2是本發(fā)明中陰極結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]其中:I是絕緣端，2是陰極，3是L波段相對論返波振蕩器，4是Ku波段相對論返波振蕩器，5是為在L波段相對論返波振蕩器內(nèi)傳輸?shù)沫h(huán)形電子束，6為在Ku波段相對論返波振蕩器內(nèi)傳輸?shù)沫h(huán)形電子束，7是支撐圓環(huán)，8是輻射末端，9是輻射天線介質(zhì)窗。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，本發(fā)明利用同軸相對論返波振蕩器的結(jié)構(gòu)特點研究，將低頻器件中同軸內(nèi)導(dǎo)體作為高頻段器件，利用可控雙直徑電子束使相對論返波振蕩器可根據(jù)需要依次產(chǎn)生L波段，Ku波段單頻高功率微波，或同時產(chǎn)生L波段，Ku波段雙頻高功率微波?？煽仉p發(fā)射直徑陰極由同軸的內(nèi)、外環(huán)形陰極組成，并與帶有真反螺紋的螺桿連接。通過螺桿的可控轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)雙發(fā)射直徑的可控單內(nèi)、外直徑電子束發(fā)射，或雙直徑電子束同時發(fā)射。
[0023]大跨波段雙頻可控相對論返波振蕩器中L波段器件中采用前置反射腔、后置功率提取腔及電子束與前向波相互作用的設(shè)計方法，在保證束波轉(zhuǎn)換效率前提下，減少了慢波結(jié)構(gòu)周期，大幅度減小器件軸向尺寸;Ku波段器件采用前置電子束預(yù)調(diào)制設(shè)計方法，充分利用L波段器件軸向空間，極大提高束波轉(zhuǎn)換效率。
[0024]在Ku波段器件末端，通過兩個間隔四分之一L波段波長的支撐圓環(huán)與L波段器件連接。使得兩個波段的器件處于等電位狀態(tài)。作為同軸內(nèi)導(dǎo)體的Ku波段器件輻射末端，其外部尺寸結(jié)構(gòu)為L波段TEM模式至TMoi模式的模式轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部尺寸結(jié)構(gòu)為Ku波段器件福射喇叭天線。
[0025]在大跨波段雙頻可控相對論返波振蕩器中L波段輻射天線介質(zhì)窗(材料一般為聚四氟乙烯)，同時作為Ku波段輻射天線介質(zhì)窗。根據(jù)計算得到的兩個波段微波各自所需的介質(zhì)窗厚度與自然數(shù)的關(guān)系曲線，最終確定介質(zhì)窗的最佳厚度。此時，介質(zhì)窗對兩個波段微波的反射都達(dá)到最小。
[0026]如圖2所示，本發(fā)明采用的陰極在另案專利中進(jìn)行單獨申請，具體方案見(申請?zhí)?2015108093969)。
[0027]結(jié)合圖1及圖2中大跨波段雙頻可控相對論返波振蕩器中強(qiáng)流電子束陰極發(fā)射直徑可調(diào)裝置正視圖，兩個不同直徑的發(fā)射陰極通過正反螺紋與位于陰極中軸線位置的同樣帶有對應(yīng)正反螺紋的螺桿連接。通過陰極后端的旋柄順時針轉(zhuǎn)動螺桿，大直徑的發(fā)射陰極縮之爆炸發(fā)射陰極內(nèi)部，不再發(fā)射電子;直徑較小的發(fā)射陰極從陰極內(nèi)部探出，當(dāng)小直徑的發(fā)射陰極到達(dá)設(shè)計陰陽極間距時，產(chǎn)生電子束發(fā)射，環(huán)形電子束在Ku波段相對論返波振蕩器內(nèi)傳輸，此時器件輻射產(chǎn)生Ku波段高功率微波。通過陰極后端的旋柄逆時針轉(zhuǎn)動螺桿，大直徑的發(fā)射陰極從陰極內(nèi)部探出，當(dāng)大直徑的發(fā)射陰極到達(dá)設(shè)計陰陽極間距時，產(chǎn)生電子束發(fā)射，環(huán)形電子束在L波段相對論返波振蕩器內(nèi)傳輸，此時器件福射產(chǎn)生L波段高功率微波。小直徑的發(fā)射陰極縮之爆炸發(fā)射陰極內(nèi)部，不再發(fā)射電子?；蛘邇蓚€陰極同時發(fā)射產(chǎn)生電子束，同時產(chǎn)生Ku波段高功率微波和L波段高功率微波。
[0028]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權(quán)項】
1.一種L波段，Ku波段雙頻可控高功率微波器件，其特征在于包括:絕緣端、與絕緣端連接的L波段相對論返波振蕩器，所述絕緣端內(nèi)設(shè)置有陰極，所述陰極為雙直徑電子束發(fā)陰極， 所述L波段相對論返波振蕩器的腔體內(nèi)設(shè)置有Ku波段相對論返波振蕩器，L波段相對論返波振蕩器與Ku波段相對論返波振蕩器通過支撐圓環(huán)固定為一體， 所述L波段相對論返波振蕩器、Ku波段相對論返波振蕩器、陰極設(shè)置在同一水平軸線上，所述L波段相對論返波振蕩器的末端設(shè)置有雙波段輻射天線介質(zhì)窗，Ku波段相對論返波振蕩器末端設(shè)置有輻射端，所述雙波段輻射天線介質(zhì)窗、絕緣端、陰極、L波段、Ku波段相對論返波振蕩器構(gòu)成真空腔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種L波段，Ku波段雙頻可控高功率微波器件，其特征在于所述Ku波段相對論返波振蕩器與L波段相對論返波振蕩器通過支撐圓環(huán)處于等電位狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種L波段，Ku波段雙頻可控高功率微波器件，其特征在于所述支撐圓環(huán)設(shè)置有兩個，兩個支撐圓環(huán)的間距為四分之一 L波段波長。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種L波段，Ku波段雙頻可控高功率微波器件，其特征在于所述Ku波段相對論返波振蕩器的輻射端外部尺寸結(jié)構(gòu)為模式轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部尺寸結(jié)構(gòu)為Ku波段器件福射喇口Λ天線。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種L波段，Ku波段雙頻可控高功率微波器件，其特征在于所述模式轉(zhuǎn)換器為L波段TEM模式至TMo1模式的模式轉(zhuǎn)換器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種L波段，Ku波段雙頻可控高功率微波器件，其特征在于所述雙波段輻射天線介質(zhì)窗的厚度為Ku波段與L波段的最小發(fā)射系數(shù)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種L波段，Ku波段雙頻可控高功率微波器件，其特征在于所述雙直徑電子束發(fā)陰極其中一個陰極對應(yīng)Ku波段相對論返波振蕩器內(nèi)的腔體，另一個陰極對應(yīng)到Ku波段相對論返波振蕩器與L波段相對論返波振蕩器之間的空隙。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種L波段，Ku波段雙頻可控高功率微波器件，其特征在于所述雙直徑電子束發(fā)陰極中的兩個陰極均為環(huán)形陰極管，所述環(huán)形陰極管發(fā)射的電子束為環(huán)形電子束。
【文檔編號】H01J23/20GK205723436SQ201620308849
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】張運儉, 孟凡寶, 丁恩燕, 楊周柄, 陸巍
【申請人】中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所