一种跨波段双频无磁场高功率微波器件制造技术

本发明专利技术公开了一种跨波段双频无磁场高功率微波器件，该器件由材料为无磁不锈钢的圆波导套筒、同轴主慢波结构、慢波结构腔周期调节机构、径向发射阴极及阴极负载组成；其中圆波导套筒内部设有卡槽，卡槽与圆波导套筒轴线平行，同轴主慢波结构通过卡槽固定，使得同轴主慢波结构不能在圆波导套筒内转动，但可以沿圆波导套筒轴线平行左右滑行，通过调节机构调整同轴主慢波结构周期长度，可以实现一种跨频段双频无磁场高功率微波器件输出微波频率在线可控调节，单一磁绝缘线振荡器可依次实现P波段0.65GHz及L波段的1.6GHz的高功率微波输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利涉及高功率微波器件
，具体涉及一种跨波段双频无磁场高功率微波器件。
技术介绍
高功率微波(HPM)一般是指峰值功率在100MW以上、工作频率为1～300GHz范围内的电磁波。高功率微波技术和微波器件的研究与发展已有30多年的历史，近几年来，随着脉冲功率技术和等离子体物理的不断发展，高功率微波技术发展迅速，尤其是在高功率微波源的研制方面取得了极大的进展。到目前为止，其功率水平相比普通微波源已提高了几个量级，在电子对抗、雷达、微波离子加速器、微波加热等军用、民用和科学领域得到广泛的应用，从而也使高功率微波成为一门新技术，它借助于现代强相对论电子束技术的巨大功率和能量储备能力正向着更短波长和超高功率的方向发展。高功率微波器件的进一步实用化是小型化及应对多重效应目标。因此摆脱高功率微波器件的引导磁场系统以及器件可调谐是高功率微波器件应用发展的主要方向。磁绝缘线振荡器为同轴正交场器件，可以依靠自身强流电子束产生的磁场产生磁绝缘效应，在磁绝缘磁场引导下强流电子束与慢波结构互作用下产生高功率微波。磁绝缘线振荡器工作原理为器件左端接高压脉冲源，在强电场的作用下，电子以爆炸发射的方式从阴极的侧面径向。打到阴极负载上的电子通过支撑杆(连接阴极负载与圆波导套筒的金属杆)流向阳极，形成磁绝缘电流。该电流产生一个与径向电场正交的角向磁场。慢波结构区的电子在正交的电磁场作用下沿轴向漂移。电子束发射区径向对应的阳极结构为同轴盘荷加载慢波结构，当电子束速度与慢波结构中最低本征模TM01模相速度接近时形成束波谐振，电子的势能转换为场的能量，形成了强烈的轮辐，产生高功率微波。磁绝缘线振荡器中，慢波结构腔体深度直接决定输出高功率微波频率，通过改变慢波结构腔体深度可以调节微波输出频率。磁绝缘线振荡器中的慢波结构由带有中心孔的盘荷波导盘片组成。本专利技术的优点在于：利用带有中心孔盘荷波导盘片周期可调技术，完成慢波结构周期及腔体深度的跨越式调节，从而实现一种跨波段双频磁绝缘线振荡器频率在线、远程可调，单一磁绝缘线振荡器可依次实现P波段，L波段的高功率微波输出。
技术实现思路
作为各种广泛且细致的研究和实验的结果，本专利技术的专利技术人已经发现，通过对磁绝缘线振荡器中慢波结构腔周期的调节，单一磁绝缘线振荡器可依次实现P波段，L波段的高功率微波输出。基于这种发现，完成了本专利技术。本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种跨波段双频无磁场高功率微波器件，包括：圆波导套筒，其内表面设置有与圆波导套筒轴线平行的卡槽；同轴主慢波结构，其为多个具有中心孔的盘荷波导盘片，其包括从左到右依次设置在所述圆波导套筒内的微波厄流叶片、束波互作用叶片Ⅰ、束波互作用叶片Ⅱ、束波互作用叶片Ⅲ、束波互作用叶片Ⅳ和提取叶片；所述同轴主慢波结构与所述圆波导套筒同轴设置；所述同轴主慢波结构上均设置有与所述卡槽相匹配的卡扣；所述提取叶片与所述圆波导套筒固定连接；调节机构，其设置在圆波导套筒内；所述调节机构为一螺杆，所述螺杆的一端通过第一轴承与圆波导套筒的右端连接并位于圆波导套筒的外部；所述螺杆的另一端通过第二轴承与圆波导套筒的左端连接并位于圆波导套筒的内部；所述微波厄流叶片、束波互作用叶片Ⅰ、束波互作用叶片Ⅱ、束波互作用叶片Ⅲ、束波互作用叶片Ⅳ分别与所述螺杆螺纹连接；径向发射阴极，其中心对称轴线与圆波导套筒的中心轴线重合，并位于所述多个具有中心孔的盘荷波导盘片的中心孔内；阴极负载，其中心对称轴线与圆波导套筒的中心轴线重合并位于其右端。优选的是，所述阴极的发射材料为平绒，发射电流强度为40kA，阴极发射直径为140mm，长度为300mm。优选的是，所述阴极负载的内外直径分别为160mm和180mm；所述阴极端面与阴极负载内部端面之间的距离为80mm。优选的是，所述提取叶片具有两种厚度不同的叶片结构，所述提取叶片的外直径为430mm，其中，内直径为230mm时，对应叶片厚度为4mm，内直径为260mm时，对应叶片厚度为20mm；所述微波厄流片的内外直径分别为180mm和430mm，厚度为20mm；所述束波互作用叶片Ⅰ、束波互作用叶片Ⅱ、束波互作用叶片Ⅲ、束波互作用叶片Ⅳ均具有两种厚度不同的叶片结构，其外直径为430mm，其中，内直径为180mm时，对应叶片厚度为4mm，内直径为260mm时，对应叶片厚度为20mm。优选的是，所述提取叶片的端面与阴极负载的端面之间的距离为40mm。优选的是，所述螺杆由螺杆Ⅴ、螺杆Ⅰ、螺杆Ⅱ、螺杆Ⅲ和螺杆Ⅳ依次连接组成；所述束波互作用叶片Ⅰ与螺杆Ⅰ螺纹连接，其连接方式是通过在束波互作用叶片Ⅰ上设置螺纹孔Ⅰ，而在螺杆Ⅰ上设置有与螺纹孔Ⅰ相配合的螺纹Ⅰ而实现的；所述束波互作用叶片Ⅱ与螺杆Ⅱ螺纹连接，其连接方式是通过在束波互作用叶片Ⅱ上设置螺纹孔Ⅱ，而在螺杆Ⅱ上设置有与螺纹孔Ⅱ相配合的螺纹Ⅱ而实现的；所述束波互作用叶片Ⅲ与螺杆Ⅲ螺纹连接，其连接方式是通过在束波互作用叶片Ⅲ上设置螺纹孔Ⅲ，而在螺杆Ⅲ上设置有与螺纹孔Ⅲ相配合的螺纹Ⅲ而实现的；所述束波互作用叶片Ⅳ与螺杆Ⅳ螺纹连接，其连接方式是通过在束波互作用叶片Ⅳ上设置螺纹孔Ⅳ，而在螺杆Ⅳ上设置有与螺纹孔Ⅳ相配合的螺纹Ⅳ而实现的；所述微波厄流叶片与螺杆Ⅴ螺纹连接，其连接方式是通过在微波厄流叶片上设置螺纹孔Ⅴ，而在螺杆Ⅴ上设置有与螺纹孔Ⅴ相配合的螺纹Ⅴ而实现的；所述螺纹孔Ⅴ、螺纹孔Ⅰ、螺纹孔Ⅱ、螺纹孔Ⅲ、螺纹孔Ⅳ的螺纹距成第一等差数列排列，所述螺纹孔Ⅳ的螺纹距为第一等差数列的公差；所述带有螺纹Ⅴ的螺杆Ⅴ、带有螺纹Ⅰ的螺杆Ⅰ、带有螺纹Ⅱ的螺杆Ⅱ、带有螺纹Ⅲ的螺杆Ⅲ、带有螺纹Ⅳ的螺杆Ⅳ的长度构成第二等差数列；所述螺纹Ⅴ、螺纹Ⅰ、螺纹Ⅱ、螺纹Ⅲ、螺纹Ⅳ的螺纹距构成第三等差数列排列；所述带有螺纹Ⅳ的螺杆Ⅳ的长度和螺纹距分别为第二等差数列和第三等差数列的公差。优选的是，所述螺纹孔Ⅴ、螺纹孔Ⅰ、螺纹孔Ⅱ、螺纹孔Ⅲ、螺纹孔Ⅳ的螺纹距分别为2.5mm、2mm、1.5mm、1mm、0.5mm；所述带有螺纹Ⅴ的螺杆Ⅴ、带有螺纹Ⅰ的螺杆Ⅰ、带有螺纹Ⅱ的螺杆Ⅱ、带有螺纹Ⅲ的螺杆Ⅲ、带有螺纹Ⅳ的螺杆Ⅳ的长度分别为150mm、120mm、90mm、60mm、30mm，螺纹距分别为2.5mm、2mm、1.5mm、1mm、0.5mm；所述微波厄流叶片、束波互本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种跨波段双频无磁场高功率微波器件，其特征在于，包括：圆波导套筒，其内表面设置有与圆波导套筒轴线平行的卡槽；同轴主慢波结构，其为多个具有中心孔的盘荷波导盘片，其包括从左到右依次设置在所述圆波导套筒内的微波厄流叶片、束波互作用叶片Ⅰ、束波互作用叶片Ⅱ、束波互作用叶片Ⅲ、束波互作用叶片Ⅳ和提取叶片；所述同轴主慢波结构与圆波导套筒同轴设置；所述同轴主慢波结构上均设置有与所述卡槽相匹配的卡扣；所述提取叶片与圆波导套筒固定连接；调节机构，其设置在圆波导套筒内；所述调节机构为一螺杆，所述螺杆的一端通过第一轴承与圆波导套筒的右端连接并位于圆波导套筒的外部；所述螺杆的另一端通过第二轴承与圆波导套筒的左端连接并位于圆波导套筒的内部；所述微波厄流叶片、束波互作用叶片Ⅰ、束波互作用叶片Ⅱ、束波互作用叶片Ⅲ、束波互作用叶片Ⅳ分别与所述螺杆螺纹连接；径向发射阴极，其中心对称轴线与圆波导套筒的中心轴线重合，并位于所述多个具有中心孔的盘荷波导盘片的中心孔内；阴极负载，其中心对称轴线与圆波导套筒的中心轴线重合并位于其右端。

【技术特征摘要】
1.一种跨波段双频无磁场高功率微波器件，其特征在于，包括：
圆波导套筒，其内表面设置有与圆波导套筒轴线平行的卡槽；
同轴主慢波结构，其为多个具有中心孔的盘荷波导盘片，其包括从左到
右依次设置在所述圆波导套筒内的微波厄流叶片、束波互作用叶片Ⅰ、束波
互作用叶片Ⅱ、束波互作用叶片Ⅲ、束波互作用叶片Ⅳ和提取叶片；所述同
轴主慢波结构与圆波导套筒同轴设置；所述同轴主慢波结构上均设置有与所
述卡槽相匹配的卡扣；所述提取叶片与圆波导套筒固定连接；
调节机构，其设置在圆波导套筒内；所述调节机构为一螺杆，所述螺杆
的一端通过第一轴承与圆波导套筒的右端连接并位于圆波导套筒的外部；所
述螺杆的另一端通过第二轴承与圆波导套筒的左端连接并位于圆波导套筒的
内部；所述微波厄流叶片、束波互作用叶片Ⅰ、束波互作用叶片Ⅱ、束波互
作用叶片Ⅲ、束波互作用叶片Ⅳ分别与所述螺杆螺纹连接；
径向发射阴极，其中心对称轴线与圆波导套筒的中心轴线重合，并位于
所述多个具有中心孔的盘荷波导盘片的中心孔内；
阴极负载，其中心对称轴线与圆波导套筒的中心轴线重合并位于其右端。
2.如权利要求1所述的跨波段双频无磁场高功率微波器件，其特征在于，
所述阴极的发射材料为平绒，发射电流强度为40kA，阴极发射直径为140mm，
长度为300mm。
3.如权利要求1所述的跨波段双频无磁场高功率微波器件，其特征在于，
所述阴极负载的内外直径分别为160mm和180mm；所述阴极端面与阴极负
载内部端面之间的距离为80mm。
4.如权利要求1所述的跨波段双频无磁场高功率微波器件，其特征在于，
所述提取叶片具有两种厚度不同的叶片结构，所述提取叶片的外直径为
430mm，其中，内直径为230mm时，对应叶片厚度为4mm，内直径为260mm
时，对应叶片厚度为20mm；所述微波厄流片的内外直径分别为180mm和
430m，厚度为20mm；所述束波互作用叶片Ⅰ、束波互作用叶片Ⅱ、束波互
作用叶片Ⅲ、束波互作用叶片Ⅳ均具有两种厚度不同的叶片结构，其外直径

\t为430mm，其中，内直径为180mm时，对应叶片厚度为4mm，内直径为260mm
时，对应叶片厚度为20mm。
5.如权利要求1所述的跨波段双频无磁场高功率微波器件，其特征在于，
所述提取叶片的端面与阴极负载的端面之间的距离为40mm。
6.如权利要求1所述的跨波段双频无磁场高功率微波器件，其特征在于，
所述螺杆由螺杆Ⅴ、螺杆Ⅰ、螺杆Ⅱ、螺杆Ⅲ和螺杆Ⅳ依次连接组成；所述
束波互作用叶片Ⅰ与螺杆Ⅰ螺纹连接，其连接方式是通过在束波互作用叶片
Ⅰ上设置螺纹孔Ⅰ，而在螺杆Ⅰ上设置有与螺纹孔Ⅰ相配合的螺纹Ⅰ而实现
的；所述束波互作用叶片Ⅱ与螺杆Ⅱ螺纹连接，其连接方式是通过在束波互
作用叶片Ⅱ上设置螺纹孔Ⅱ，而在螺杆Ⅱ上设置有与螺纹孔Ⅱ相配合的螺纹
Ⅱ而实现的；所述束波互作用叶片Ⅲ与螺杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张运俭，孟凡宝，丁恩燕，杨周炳，李正红，马乔生，吴洋，陆巍，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院应用电子学研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51