嵌永磁磁鐵采用具有高的剩余磁感應(yīng)強度和高的矯頑力的硬磁材料。
[0027]外部永磁磁鐵為兩塊大小相同的同軸結(jié)構(gòu)型磁塊，環(huán)繞于相對論磁控管的外部，其內(nèi)徑等于相對論磁控管的外徑，與相對論磁控管保持同軸，外部永磁磁鐵的軸向位置為相對論磁控管的互作用區(qū)域中心。
[0028]內(nèi)嵌永磁磁鐵同樣為兩塊相同大小的同軸結(jié)構(gòu)磁塊，其體積較小，位于相對論磁控管的內(nèi)部，其外徑等于相對論磁控管的陽極外徑，內(nèi)徑則大于相對論磁控管的陰極外徑，也與相對論磁控管保持同軸，兩塊內(nèi)嵌小磁塊軸向放置中心也與相對論磁控管互作用區(qū)域中心重合，軸向位置與外部永磁磁鐵的兩個磁塊有部分重疊。
[0029]外部永磁磁鐵在互作用中心附近的一小部分區(qū)域內(nèi)形成了沿軸向的均勻磁場。內(nèi)嵌永磁磁鐵位于磁控管內(nèi)部，內(nèi)嵌永磁磁鐵可以充分利用磁控管內(nèi)部的空間，在不降低外部永磁磁鐵所形成的軸向磁場大小的前提下，將均勻磁場區(qū)沿軸向進行延伸。
[0030]圖1為本實用新型的永磁包裝相對論磁控管的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1結(jié)構(gòu)中內(nèi)嵌和外部永磁磁鐵示意圖，圖3、圖4是圖1結(jié)構(gòu)中相對磁控管示意圖，圖5是圖2永磁鐵結(jié)構(gòu)所形成的磁場分布圖。本實用新型中的永磁包裝相對論磁控管包括內(nèi)嵌永磁磁鐵、外部永磁磁鐵II和相對論磁控管III。
[0031]本實施例中永磁磁鐵如圖2所示，內(nèi)嵌永磁磁鐵I的兩小塊磁塊，外徑為120mm，內(nèi)徑為66 mm，每塊厚度為80 mm，其間隔為150 mm，每塊重量為5 Kg，內(nèi)嵌永磁磁鐵總重量為10 Kg,兩個小磁塊的剩余磁感應(yīng)強度為1.1T ;外部永磁磁鐵II的兩塊磁塊，外徑為310mm,內(nèi)徑為210 mm，每塊厚度為107 mm，其間隔為30mm,每塊重量為35.3Kg，外部永磁磁鐵總重量為70.6 Kg，兩個磁塊的剩余磁感應(yīng)強度為1.3T。整個永磁鐵結(jié)構(gòu)的磁場分布圖如圖5所示，內(nèi)嵌永磁磁鐵在不降低外部永磁磁鐵所形成的軸向磁場大小的前提下，將均勻磁場區(qū)沿軸向擴展到154_，整個均勻區(qū)的剩余磁感應(yīng)強度為0.37T。
[0032]本實施例中的相對論磁控管III如圖3、圖4所示，包括透明陰極(1、2、3)，陽極4，諧振腔5耦合孔6，扇形波導(dǎo)7，同軸波導(dǎo)8，圓錐9，外筒10。透明陰極由三部分組成，分別為陰極底柱I，端帽2，和三根相同大小的金屬柱3，陰極底柱為半徑15.8_，長125_的圓柱；陰極端帽為兩個半徑23.8mm，厚1mm的圓柱；三根金屬柱橫截面皆為內(nèi)半徑10.8mm，外半徑15.8mm，夾角20°的扇形，金屬柱長度為160mm。陽極4半徑為33.3mm，陽極軸向長度為80mm，諧振腔數(shù)目為6，諧振腔內(nèi)半徑為33.3mm，外半徑為60 mm，諧振腔張角為20°，軸向長度為80mm。耦合孔分別位于六個諧振腔的外壁正中間，在諧振腔與扇形波導(dǎo)相連接的公共壁上，共六個，親合孔內(nèi)半徑為60mm，外半徑為70mm，張角為15°，軸向長度為52mm。三個扇形輸出波導(dǎo)內(nèi)半徑為70mm，夕卜半徑為95mm，張角為90°，扇形波導(dǎo)軸向長度為118mm。與扇形波導(dǎo)相連接的末段同軸波導(dǎo)內(nèi)半徑為70mm，外半徑為95mm，軸向長度為150_，末端圓錐底端半徑為70_，頂端半徑為30_，圓錐高為120_。
[0033]利用粒子模擬軟件對上述結(jié)構(gòu)尺寸下的永磁包裝相對論磁控管進行計算，如圖6所示，得到在饋入電壓為623kV、輸入電流6.27kA的條件下，在1.58GHz的頻率上，輸出效率為39.6%。與電磁線圈加載的相同結(jié)構(gòu)尺寸下的該種相對論磁控管計算相比較，二者輸出效率相當(dāng)。由于該永磁包裝將器件整體結(jié)構(gòu)緊湊，故該實用新型可用于對器件小型化要求嚴(yán)格的高功率微波系統(tǒng)之中。
[0034]本實用新型并不局限于前述的【具體實施方式】。本實用新型擴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入口 ο
【主權(quán)項】
1.一種永磁包裝相對論磁控管，所述磁控管為全腔提取軸向輸出結(jié)構(gòu)，由陰極、陽極外筒以及軸向提取結(jié)構(gòu)組成；其特征在于包括若干個環(huán)狀的永磁鐵，一部分永磁鐵套在陽極外筒上，另一部分永磁鐵套在陽極外筒內(nèi)的陰極上，永磁鐵與磁控管同軸心設(shè)置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁包裝相對論磁控管，其特征在于套在陽極外筒上的永磁鐵的內(nèi)徑等于陽極外筒的外徑，且每一個永磁鐵的大小形狀一致。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種永磁包裝相對論磁控管，其特征在于套在陽極外筒上的永磁鐵的軸向位置為相對論磁控管的互作用區(qū)域中心。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁包裝相對論磁控管，其特征在于套在陽極外筒內(nèi)的陰極上的永磁鐵的外徑等于陽極外筒的內(nèi)徑，永磁鐵的內(nèi)徑大于陰極的外徑，且每一個永磁鐵的大小形狀一致。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種永磁包裝相對論磁控管，其特征在于套在陽極外筒內(nèi)的陰極上的永磁鐵軸向位置中心與相對論磁控管互作用區(qū)域中心重合。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁包裝相對論磁控管，其特征在于套在陽極外筒上的永磁鐵與套在陰極上的永磁鐵的數(shù)量一致，且陽極外筒內(nèi)外的永磁鐵位置--對應(yīng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種永磁包裝相對論磁控管，其特征在于陽極外筒內(nèi)外的永磁鐵在垂直于磁控管軸線方向上部分重疊。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁包裝相對論磁控管，其特征在于所述磁控管的陰極為三根金屬桿組成的透明陰極，陽極帶有六個諧振腔，提取結(jié)構(gòu)采用六個徑向耦合孔與三個扇形波導(dǎo)相結(jié)合，三個扇形波導(dǎo)沿角向均勻分布在六個諧振腔的外部，六個耦合孔分別位于六個諧振腔與其相鄰的扇形波導(dǎo)的公共壁上。
【專利摘要】本實用新型公開了一種永磁包裝相對論磁控管，所述磁控管為全腔提取軸向輸出結(jié)構(gòu)，由陰極、陽極外筒以及軸向提取結(jié)構(gòu)組成；包括若干個環(huán)狀的永磁鐵，一部分永磁鐵套在陽極外筒上，另一部分永磁鐵套在陽極外筒內(nèi)的陰極上，永磁鐵與磁控管同軸心設(shè)置。本實用新型的永磁磁鐵采用內(nèi)嵌和外部加載相結(jié)合的辦法，增大了永磁體均勻區(qū)尺寸，部分永磁磁鐵嵌于磁控管內(nèi)部，充分利用了磁控管的內(nèi)部空間，使得整個永磁包裝結(jié)構(gòu)較為緊湊。該永磁包裝結(jié)構(gòu)能長時間穩(wěn)定的為相對論磁控管提供所需均勻磁場，使其工作產(chǎn)生吉瓦級的高功率微波輸出。該種永磁包裝相對論磁控管能很好地應(yīng)用于結(jié)構(gòu)緊湊或重復(fù)頻率運行的高功率微波系統(tǒng)之中。
【IPC分類】H01J25/50, H01J23/02
【公開號】CN204792676
【申請?zhí)枴緾N201520518104
【發(fā)明人】許州, 王冬, 馬弘舸, 徐莎, 秦奮, 張勇
【申請人】中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月17日