一种应用在RBWO中的同轴双环形阴极在线调节装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及高功率微波技术领域的高功率微波源器件，尤其是一种应用在RBWO中的同轴双环形阴极在线调节装置，包括阴极杆、外阴极头、内阴极头、四根径向旋转传动杆、四根轴向旋转传动杆、四根轴向水平移动传动杆、四个连接销、四个径向调节锥齿轮、四个轴向调节锥齿轮、四个伺服电机；整个结构关于中心轴线旋转对称；本发明专利技术克服了通常频率调谐RBWO调节方式复杂、调节带宽窄、工作频段较低等不足，仅通过调节内外阴极的伸出与缩进，即可实现跨X、Ka波段大间隔频率可微调，并且还可实现双波段同时输出，对于设计该类型器件具有重要的借鉴意义。

A Coaxial Double-Ring Cathode On-Line Regulating Device Applied in RBWO

The invention relates to a high power microwave source device in the field of high power microwave technology, in particular to a coaxial double-ring cathode on-line regulating device applied in RBWO, which comprises a cathode rod, an outer cathode head, an inner cathode head, four radial rotating transmission rods, four axial rotating transmission rods, four axially horizontal moving transmission rods, four connecting pins, four radial regulating bevel gears and four shafts. To adjust bevel gears and four servo motors; the whole structure revolves symmetrically with respect to the central axis; the invention overcomes the shortcomings of the conventional frequency tuning RBWO regulation mode, such as complex adjustment mode, narrow adjustment bandwidth, low working frequency band, and so on. By adjusting the expansion and retraction of the inner and outer cathode, the large interval frequency can be fine-tuned across X and Ka bands, and dual-band simultaneous output can be realized. This kind of device has important reference significance.

【技术实现步骤摘要】
一种应用在RBWO中的同轴双环形阴极在线调节装置
本专利技术涉及高功率微波
的高功率微波源器件，尤其是一种应用在相对论返波振荡器(RelativisticBackward-WaveOscillator，简称为RBWO)中的同轴双环形阴极在线调节装置。
技术介绍
高功率微波通常是指功率大于100MW、频率介于0.1GHz～100GHz的电磁波。高功率微波源是指用于产生高功率微波的相对论电真空器件，该类器件中的绝大多数是由强流相对论电子束驱动的。近二十年来，受到等离子体热核聚变、高功率雷达、高能射频加速器、定向能武器、天地功率传送等应用的牵引，高功率微波源技术得到了迅速发展。频率可调谐是高功率微波源的重要发展方向之一，在工业和国防领域具有重要的应用价值。高功率微波源的频率调谐方式主要包括电调谐、机械调谐两种方式。电调谐指通过改变外加电压、导引磁场的大小实现工作频率调谐，在磁控管、回旋管等器件中应用较多。机械调谐指通过改变器件电动力学结构实现工作频率调谐，在RBWO中应用较多。RBWO是一种基于切伦科夫辐射机制的高功率微波源，其利用强流相对论电子束与慢波结构中的返向空间谐波相互作用，产生自激振荡，形成相干微波辐射，具有高功率、高效率以及适合重频运行等特点，受到了广泛重视。目前，RBWO主要通过改变慢波结构的周期长度、前端漂移段的长度、后端提取腔的长度、内导体的长度等两种以上结构组合调节实现频率调节，主要不足如下：(1)通常为波段内频率调节，调节带宽较窄调节带宽通常小于10％；(2)即使能实现跨波段调频，也只能在相邻的波段进行调频，频率间隔较小；(3)工作频段较低，通常为Ku波段以下的低频段。因此，亟需采用新的设计思想，研究一种调节范围大(跨波段大间隔调频)、高频段的RBWO。采用同轴双环形阴极在线调节装置，仅通过在线(不打开真空室)控制内、外阴极的伸出与缩进，可使内、外阴极发射的电子束分别与内、外两套电磁结构(分别属于不同波段)作用，即可实现某一波段的微波单独输出，又可实现双波段微波同时输出。该技术方案尚未有公开报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：本专利技术提供了一种同轴双环形阴极在线调节装置，采用它可以克服频率调谐RBWO调节带宽窄(波段内调节或波段调节间隔小)、工作频段较低(低于Ku波段)等不足，仅通过在线调节内、外阴极的伸出与缩进，即可实现跨X、Ka波段频率可调(即某一波段单独输出)，并且还可实现双波段同时输出。本专利技术的技术方案是：一种同轴双环形阴极在线调节装置，包括阴极杆1、外阴极头2、内阴极头3、一号径向旋转传动杆4A、二号径向旋转传动杆4B、三号径向旋转传动杆4C、四号径向旋转传动杆4D、一号轴向旋转传动杆5A、二号轴向旋转传动杆5B、三号轴向旋转传动杆5C、四号轴向旋转传动杆5D、一号轴向水平移动传动杆6A、二号轴向水平移动传动杆6B、三号轴向水平移动传动杆6C、四号轴向水平移动传动杆6D、一号连接销7A、二号连接销7B、三号连接销7C、四号连接销7D、一号径向调节锥齿轮8A、二号径向调节锥齿轮8B、三号径向调节锥齿轮8C、四号径向调节锥齿轮8D、一号轴向调节锥齿轮9A、二号轴向调节锥齿轮9B、三号轴向调节锥齿轮9C、四号轴向调节锥齿轮9D、一号伺服电机10A、二号伺服电机10B、三号伺服电机10C、四号伺服电机10D；整个结构关于中心轴线旋转对称。阴极杆1是一个外φ90mm、内φ80mm右端封闭的空心薄壁圆筒，右侧封闭端面分别同心切除外φ70mm和外φ36mm，宽2.5mm的两个圆弧通槽，每个圆弧通槽均匀分布4根宽5mm的筋；左侧角向均匀开4个φ5.5mm的定位通孔。外阴极头2是一个外φ70mm、内φ65mm、长50mm的薄壁圆管，管身左侧均匀切除4个宽5mm、长40mm的插槽，左端角向均匀开2个φ4mm的定位通孔。内阴极头3是一个外径φ36mm、内径φ31mm、长70mm的薄壁圆管，左端管身均匀切除4个宽5mm、长40mm的插槽，左端角向均匀开2个φ4mm的定位通孔。阴极杆1右侧端面φ70mm与φ36mm的圆弧通槽分别与外阴极头2、内阴极头3切除5mm插槽后的管身进行滑动配合，使外阴极头2、内阴极头3的管身可插入阴极杆1右端的圆弧通槽进行轴向水平移动。一号径向旋转传动杆4A、二号径向旋转传动杆4B、三号径向旋转传动杆4C、四号径向旋转传动杆4D均为φ5mm的圆柱金属杆，其上端分别与一号伺服电机10A、二号伺服电机10B、三号伺服电机10C、四号伺服电机10D连接，下端穿过阴极杆1筒壁左侧上的4个定位通孔后，分别与一号径向调节锥齿轮8A、二号径向调节锥齿轮8B、三号径向调节锥齿轮8C、四号径向调节锥齿轮8D连接。一号轴向旋转传动杆5A、二号轴向旋转传动杆5B、三号轴向旋转传动杆5C、四号轴向旋转传动杆5D均为φ10mm的圆柱金属杆，其右端开深40mm的M6内螺纹孔，左端分别与一号轴向调节锥齿轮9A、二号轴向调节锥齿轮9B、三号轴向调节锥齿轮9C、四号轴向调节锥齿轮9D连接。上述一号径向调节锥齿轮8A、二号径向调节锥齿轮8B、三号径向调节锥齿轮8C、四号径向调节锥齿轮8D分别与一号轴向调节锥齿轮9A、二号轴向调节锥齿轮9B、三号轴向调节锥齿轮9C、四号轴向调节锥齿轮9D垂直啮合，将径向旋转传动杆的径向旋转转换为轴向旋转传动杆轴向旋转。一号轴向水平移动传动杆6A、二号轴向水平移动传动杆6B、三号轴向水平移动传动杆6C、四号轴向水平移动传动杆6D均为总长30mm圆柱金属杆，左端为长10mm的M6外螺纹头，右端为φ5mm、长20mm的圆柱金属杆，右端尾部开一个φ4mm的定位通孔。其左端外螺纹头分别与一号轴向旋转传动杆5A、二号轴向旋转传动杆5B、三号轴向旋转传动杆5C、四号轴向旋转传动杆5D右端的内螺纹孔连接。一号连接销7A、二号连接销7B、三号连接销7C、四号连接销7D均为φ4mm、长12.5mm的圆柱金属杆。一号轴向水平移动传动杆6A、三号轴向水平移动传动杆6C右端定位通孔与内阴极头3的定位通孔通过一号连接销7A、三号连接销7C相连；二号轴向水平移动传动杆6B、四号轴向水平移动传动杆6D右端定位通孔与外阴极头2的定位通孔通过二号连接销7B、四号连接销7D相连。在此，将一号径向旋转传动杆4A、三号径向旋转传动杆4C两根径向旋转传动杆，与一号轴向旋转传动杆5A、三号轴向旋转传动杆5C两根轴向旋转传动杆，命名为内阴极头一级传动组；将二号径向旋转传动杆4B、四号径向旋转传动杆4D两根径向旋转传动杆，与二号轴向旋转传动杆5B、四号轴向旋转传动杆5D两根轴向旋转传动杆，命名为外阴极头一级传动组；将一号轴向水平移动传动杆6A、三号轴向水平移动传动杆6C两根轴向水平移动传动杆，与一号轴向旋转传动杆5A、三号轴向旋转传动杆5C两根轴向旋转传动杆，命名为内阴极头二级传动组；将二号轴向水平移动传动杆6B、四号轴向水平移动传动杆6D两根轴向水平移动传动杆，与二号轴向旋转传动杆5B、四号轴向旋转传动杆5D两根轴向旋转传动杆，命名为外阴极头二级传动组；当内阴极头一级传动组的一号径向旋转传动杆4A、三号径向旋转传动杆4C旋转时，通过垂直啮合的锥齿轮将带动一号轴向旋转传动杆5A、三号轴向旋转传动杆5C旋转；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同轴双环形阴极在线调节装置，其特征在于：所述调节装置包括阴极杆(1)、外阴极头(2)、内阴极头(3)、一号径向旋转传动杆(4A)、二号径向旋转传动杆(4B)、三号径向旋转传动杆(4C)、四号径向旋转传动杆(4D)、一号轴向旋转传动杆(5A)、二号轴向旋转传动杆(5B)、三号轴向旋转传动杆(5C)、四号轴向旋转传动杆(5D)、一号轴向水平移动传动杆(6A)、二号轴向水平移动传动杆(6B)、三号轴向水平移动传动杆(6C)、四号轴向水平移动传动杆(6D)、一号连接销(7A)、二号连接销(7B)、三号连接销(7C)、四号连接销(7D)、一号径向调节锥齿轮(8A)、二号径向调节锥齿轮(8B)、三号径向调节锥齿轮(8C)、四号径向调节锥齿轮(8D)、一号轴向调节锥齿轮(9A)、二号轴向调节锥齿轮(9B)、三号轴向调节锥齿轮(9C)、四号轴向调节锥齿轮(9D)、一号伺服电机(10A)、二号伺服电机(10B)、三号伺服电机(10C)、四号伺服电机(10D)；整个结构关于中心轴线旋转对称；阴极杆(1)是一个外φ90mm、内φ80mm右端封闭的空心薄壁圆筒，右侧封闭端面分别同心切除外φ70mm和外φ36mm，宽2.5mm的两个圆弧通槽，每个圆弧通槽均匀分布4根宽5mm的筋；左侧角向均匀开4个φ5.5mm的定位通孔；外阴极头(2)是一个外φ70mm、内φ65mm、长50mm的薄壁圆管，管身左侧均匀切除4个宽5mm、长40mm的插槽，左端角向均匀开2个φ4mm的定位通孔；内阴极头(3)是一个外径φ36mm、内径φ31mm、长70mm的薄壁圆管，左端管身均匀切除4个宽5mm、长40mm的插槽，左端角向均匀开2个φ4mm的定位通孔；阴极杆(1)右侧端面φ70mm与φ36mm的圆弧通槽分别与外阴极头(2)、内阴极头(3)切除5mm插槽后的管身进行滑动配合，使外阴极头(2)、内阴极头(3)的管身可插入阴极杆(1)右端的圆弧通槽进行轴向水平移动；一号径向旋转传动杆(4A)、二号径向旋转传动杆(4B)、三号径向旋转传动杆(4C)、四号径向旋转传动杆(4D)均为φ5mm的圆柱金属杆，其上端分别与一号伺服电机(10A)、二号伺服电机(10B)、三号伺服电机(10C)、四号伺服电机(10D)连接，下端穿过阴极杆(1)筒壁左侧上的4个定位通孔后，分别与一号径向调节锥齿轮(8A)、二号径向调节锥齿轮(8B)、三号径向调节锥齿轮(8C)、四号径向调节锥齿轮(8D)连接；一号轴向旋转传动杆(5A)、二号轴向旋转传动杆(5B)、三号轴向旋转传动杆(5C)、四号轴向旋转传动杆(5D)均为φ10mm的圆柱金属杆，其右端开深40mm的M6内螺纹孔，左端分别与一号轴向调节锥齿轮(9A)、二号轴向调节锥齿轮(9B)、三号轴向调节锥齿轮(9C)、四号轴向调节锥齿轮(9D)连接；所述一号径向调节锥齿轮(8A)、二号径向调节锥齿轮(8B)、三号径向调节锥齿轮(8C)、四号径向调节锥齿轮(8D)分别与一号轴向调节锥齿轮(9A)、二号轴向调节锥齿轮(9B)、三号轴向调节锥齿轮(9C)、四号轴向调节锥齿轮(9D)垂直啮合，将径向旋转传动杆的径向旋转转换为轴向旋转传动杆轴向旋转；一号轴向水平移动传动杆(6A)、二号轴向水平移动传动杆(6B)、三号轴向水平移动传动杆(6C)、四号轴向水平移动传动杆(6D)均为总长30mm圆柱金属杆，左端为长10mm的M6外螺纹头，右端为φ5mm、长20mm的圆柱金属杆，右端尾部开一个φ4mm的定位通孔；其左端外螺纹头分别与一号轴向旋转传动杆(5A)、二号轴向旋转传动杆(5B)、三号轴向旋转传动杆(5C)、四号轴向旋转传动杆(5D)右端的内螺纹孔连接；一号连接销(7A)、二号连接销(7B)、三号连接销(7C)、四号连接销(7D)均为φ4mm、长12.5mm的圆柱金属杆；一号轴向水平移动传动杆(6A)、三号轴向水平移动传动杆(6C)右端定位通孔与内阴极头(3)的定位通孔通过一号连接销(7A)、三号连接销(7C)相连；二号轴向水平移动传动杆(6B)、四号轴向水平移动传动杆(6D)右端定位通孔与外阴极头(2)的定位通孔通过二号连接销(7B)、四号连接销(7D)相连；在此，将一号径向旋转传动杆(4A)、三号径向旋转传动杆(4C)两根径向旋转传动杆，与一号轴向旋转传动杆(5A)、三号轴向旋转传动杆(5C)两根轴向旋转传动杆，命名为内阴极头一级传动组；将二号径向旋转传动杆(4B)、四号径向旋转传动杆(4D)两根径向旋转传动杆，与二号轴向旋转传动杆(5B)、四号轴向旋转传动杆(5D)两根轴向旋转传动杆，命名为外阴极头一级传动组；将一号轴向水平移动传动杆(6A)、三号轴向水平移动传动杆(6C)两根轴向水平移动传动杆，与一号轴向旋转传动杆(5A)、三号轴向旋转传动杆(5C)两根轴向...

【技术特征摘要】
1.一种同轴双环形阴极在线调节装置，其特征在于：所述调节装置包括阴极杆(1)、外阴极头(2)、内阴极头(3)、一号径向旋转传动杆(4A)、二号径向旋转传动杆(4B)、三号径向旋转传动杆(4C)、四号径向旋转传动杆(4D)、一号轴向旋转传动杆(5A)、二号轴向旋转传动杆(5B)、三号轴向旋转传动杆(5C)、四号轴向旋转传动杆(5D)、一号轴向水平移动传动杆(6A)、二号轴向水平移动传动杆(6B)、三号轴向水平移动传动杆(6C)、四号轴向水平移动传动杆(6D)、一号连接销(7A)、二号连接销(7B)、三号连接销(7C)、四号连接销(7D)、一号径向调节锥齿轮(8A)、二号径向调节锥齿轮(8B)、三号径向调节锥齿轮(8C)、四号径向调节锥齿轮(8D)、一号轴向调节锥齿轮(9A)、二号轴向调节锥齿轮(9B)、三号轴向调节锥齿轮(9C)、四号轴向调节锥齿轮(9D)、一号伺服电机(10A)、二号伺服电机(10B)、三号伺服电机(10C)、四号伺服电机(10D)；整个结构关于中心轴线旋转对称；阴极杆(1)是一个外φ90mm、内φ80mm右端封闭的空心薄壁圆筒，右侧封闭端面分别同心切除外φ70mm和外φ36mm，宽2.5mm的两个圆弧通槽，每个圆弧通槽均匀分布4根宽5mm的筋；左侧角向均匀开4个φ5.5mm的定位通孔；外阴极头(2)是一个外φ70mm、内φ65mm、长50mm的薄壁圆管，管身左侧均匀切除4个宽5mm、长40mm的插槽，左端角向均匀开2个φ4mm的定位通孔；内阴极头(3)是一个外径φ36mm、内径φ31mm、长70mm的薄壁圆管，左端管身均匀切除4个宽5mm、长40mm的插槽，左端角向均匀开2个φ4mm的定位通孔；阴极杆(1)右侧端面φ70mm与φ36mm的圆弧通槽分别与外阴极头(2)、内阴极头(3)切除5mm插槽后的管身进行滑动配合，使外阴极头(2)、内阴极头(3)的管身可插入阴极杆(1)右端的圆弧通槽进行轴向水平移动；一号径向旋转传动杆(4A)、二号径向旋转传动杆(4B)、三号径向旋转传动杆(4C)、四号径向旋转传动杆(4D)均为φ5mm的圆柱金属杆，其上端分别与一号伺服电机(10A)、二号伺服电机(10B)、三号伺服电机(10C)、四号伺服电机(10D)连接，下端穿过阴极杆(1)筒壁左侧上的4个定位通孔后，分别与一号径向调节锥齿轮(8A)、二号径向调节锥齿轮(8B)、三号径向调节锥齿轮(8C)、四号径向调节锥齿轮(8D)连接；一号轴向旋转传动杆(5A)、二号轴向旋转传动杆(5B)、三号轴向旋转传动杆(5C)、四号轴向旋转传动杆(5D)均为φ10mm的圆柱金属杆，其右端开深40mm的M6内螺纹孔，左端分别与一号轴向调节锥齿轮(9A)、二号轴向调节锥齿轮(9B)、三号轴向调节锥齿轮(9C)、四号轴向调节锥齿轮(9D)连接；所述一号径向调节锥齿轮(8A)、二号径向调节锥齿轮(8B)、三号径向调节锥齿轮(8C)、四号径向调节锥齿轮(8D)分别与一号轴向调节锥齿轮(9A)、二号轴向调节锥齿轮(9B)、三号轴向调节锥齿轮(9C)、四号轴向调节锥齿轮(9D)垂直啮合，将径向旋转传动杆的径向旋转转换为轴向旋转传动杆轴向旋转；一号轴向水平移动传动杆(6A)、二号轴向水平移动传动杆(6B)、三号轴向水平移动传动杆(6C)、四号轴向水平移动传动杆(6D)均为总长30mm圆柱金属杆，左端为长10mm的M6外螺纹头，右端为φ5mm、长20mm的圆柱金属杆，右端尾部开一个φ4mm的定位通孔；其左端外螺纹头分别与一号轴向旋转传动杆(5A)、二号轴向旋转传动杆(5B)、三号轴向旋转传动杆(5C)、四号轴向旋转传动杆(5D)右端的内螺纹孔连接；一号连接销(7A)、二号连接销(7B)、三号连接销(7C)、四号连接销(7D)均为φ4mm、长12.5mm的圆柱金属杆；一号轴向水平移动传动杆(6A)、三号轴向水平移动传动杆(6C)右端定位通孔与内阴极头(3)的定位通孔通过一号连接销(7A)、三号连接销(7C)相连；二号轴向水平移动传动杆(6B)、四号轴向水平移动传动杆(6D)右端定位通孔与外阴极头(2)的定位通孔通过二号连接销(7B)、四号连接销(7D)相连；在此，将一号径向旋转传动杆(4A)、三号径向旋转传动杆(4C)两根径向旋转传动杆，与一号轴向旋转传动杆(5A)、三号轴向旋转传动杆(5C)两根轴向旋转传动杆，命名为内阴极头一级传动组；将二号径向旋转传动杆(4B)、四号径向旋转传动杆(4D)两根径向旋转传动杆，与二号轴向旋转传动杆(5B)、四号轴向旋转传动杆(5D)...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛行军，张鹏，黄超，赵晨煜，王蕾，罗志诚，党方超，李志强，张军，贺军涛，周文刚，冯加怀，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43