一种具有脊加载叶片结构的磁绝缘线振荡器制造技术

本发明专利技术涉及高功率微波技术领域的一种高功率微波源，尤其是一种具有脊加载叶片结构的磁绝缘线振荡器，包括阴极、扼流叶片、慢波叶片、提取叶片、收集极、支撑杆和阳极外筒。其中，在扼流叶片上加载有脊结构，在慢波叶片上和提取叶片上两者择一或两者都加载有脊结构。本发明专利技术提供的具有脊加载叶片结构的磁绝缘线振荡器，通过在阳极叶片上加载角向对称的脊结构，可以有效提高MILO的耦合阻抗，从而可以有效提高MILO功率效率，还可以使MILO的体积和重量更小。

A Magnetic Insulated Wire Oscillator with Ridge-loaded Blade Structure

The invention relates to a high power microwave source in the field of high power microwave technology, in particular to a magnetically insulated line oscillator with a ridge-loaded blade structure, comprising a cathode, a choke blade, a slow-wave blade, an extracting blade, a collector, a support rod and an anode outer cylinder. The choke blade is loaded with ridge structure, and the slow wave blade and the extracting blade are loaded with ridge structure either or both. The magnetic insulated line oscillator with ridge loaded blade structure provided by the invention can effectively improve the coupling impedance of MILO by loading an angular symmetrical ridge structure on the anode blade, thereby effectively improving the power efficiency of MILO, and also reducing the volume and weight of MILO.

【技术实现步骤摘要】
一种具有脊加载叶片结构的磁绝缘线振荡器
本专利技术涉及一种高功率微波源，尤其是一种具有脊加载叶片结构的磁绝缘线振荡器，属于高功率微波

技术介绍
磁绝缘线振荡器(MagneticallyInsulatedTransmissionlineOscillator,MILO)是一种吉瓦级的同轴正交场振荡器，它具有微波辐射功率高、运行稳定、无外加磁场、结构紧凑等优点，是当今高峰值功率、无磁场、紧凑型窄带高功率微波源的典型代表，也是最具发展潜力和工程应用前景的高功率微波源之一。传统MILO如图1所示，包括阴极1、扼流叶片2、慢波叶片3、提取叶片4、收集极5、支撑杆6和阳极外筒7，整个结构关于中心轴线旋转对称。其中，扼流叶片2、慢波叶片3、提取叶片4统称为阳极叶片。为了叙述方便，下文规定：收集极5所在一端为MILO的右端，另一端为MILO的左端。传统MILO工作原理如下：当脉冲功率源产生的脉冲高电压加载到阳极外筒与阴极之间时，阴极的上游(收集级之外的阴极部分)和下游(收集级之内的阴极部分)均产生电子束流；阴极下游产生的电子束流轰击到收集极，这部分电子束流称为负载电流，其功能是产生一个环绕阴极的角向直流磁场；该磁场引导阴极上游侧向发射的电子束流弯向中心轴线方向并平行于阴极运动，从而避免这部分电子束流直接轰击阳极叶片，这部分电子束流称为磁绝缘电流；平行于阴极向右漂移的电子束流在阳极叶片腔内激励起电磁振荡而产生电磁波(电磁波频率主要由阳极叶片腔的径向深度决定)；电磁波反过来对经过腔口附近的电子束流进行调制而形成疏密不均的空间电荷云，即电子轮辐；当电子轮辐的漂移速度与某一电磁波的相速度同步时，电子轮辐与该电磁波进行强烈的相互作用，并将能量转交给这一电磁波，这一过程称为束波能量转换，该电磁波得以逐步放大而形成高功率微波。传统MILO由于受到物理机制的限制，即负载电流被消耗用于产生直流磁场而不参与束波能量转换，因而其存在功率效率不高的问题。提高MILO叶片结构的耦合阻抗可以有效提高MILO的功率效率。因此，研制高耦合阻抗MILO以提高MILO的功率效率具有广阔的应用前景和重要的科研价值。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提出一种具有脊加载叶片结构的MILO，提高MILO的功率效率。本专利技术采用的技术思想是在传统MILO的阳极叶片上加载脊结构，本专利技术采用的技术方案是：一种具有脊加载叶片结构的磁绝缘线振荡器，其特征在于：包括阴极1、若干阳极叶片、收集极5、支撑杆6和阳极外筒7，所述收集极5通过支撑杆6固定在阳极外筒7右端腔中，所述阳极叶片为中间空心的圆盘，依次固定在阳极外筒7左端的内壁上，且相邻阳极叶片之间的间距为L3；所述阳极叶片包括扼流叶片2、慢波叶片3和提取叶片4；所述阳极叶片可选择加载有脊结构，所述脊结构为中间空心的圆盘，该脊结构的厚度小于L3的二分之一。在上述方案中，仅在所述扼流叶片2和慢波叶片3上分别加载有第一脊结构8和第二脊结构9。在上述方案中，仅在所述扼流叶片2和提取叶片4上分别加载有第一脊结构8和第三脊结构10。在上述方案中，在所述扼流叶片2、慢波叶片3和提取叶片4上分别加载有第一脊结构8、第二脊结构9和第三脊结构10。在上述方案中，所述第一脊结构8其内半径与扼流叶片2的内半径R3相同，其外半径RS1小于扼流叶片2的外半径R4；所述第二脊结构9其内半径与慢波叶片3的内半径R5相同，其外半径RS2小于慢波叶片3的外半径R6。在上述方案中，所述第一脊结构8其内半径与扼流叶片2的内半径R3相同，其外半径RS1小于扼流叶片2的外半径R4；所述第三脊结构10其内半径与提取叶片4的内半径R7相同，其外半径为RS3小于提取叶片4的外半径R8。在上述方案中，所述第一脊结构8其内半径与扼流叶片2的内半径R3相同，其外半径RS1小于扼流叶片2的外半径R4；所述第二脊结构9其内半径与慢波叶片3的内半径R5相同，其外半径RS2小于慢波叶片3的外半径R6；所述第三脊结构10其内半径与提取叶片4的内半径R7相同，其外半径为RS3小于提取叶片4的外半径R8。在上述方案中，所述慢波叶片3的数目为3～5个，所述提取叶片4的数目为1～4个。在上述方案中，所述支撑杆6，其截面形状为方形、圆形或者其他形状，其设为2～4组，每组支撑杆6数目不少于三根且沿角向均匀分布。采用本专利技术可以达到以下技术效果：1.本专利技术在阳极叶片上加载角向对称的脊结构，可以有效提高MILO的耦合阻抗，从而可以有效提高MILO功率效率；2.在输出微波频率相同的条件下，和传统MILO相比，本专利技术可使MILO的体积和重量更小。附图说明图1.传统MILO沿中心轴线的剖视图。图2.本专利技术所述具有脊加载叶片结构的MILO沿中心轴线的剖视图。图3.具有脊加载和不具有脊加载的MILO叶片结构的耦合阻抗比较图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作详细的说明。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1所示为传统MILO沿中心轴线的剖视图。传统MILO由阴极1、扼流叶片2、慢波叶片3、提取叶片4、收集极5、支撑杆6和阳极外筒7组成，整个结构关于中心轴线旋转对称。具体连接关系是：阴极1左端外接脉冲功率源的内导体；扼流叶片2、慢波叶片3、提取叶片4依次从阳极右端嵌入，固定在阳极外筒7左端的内壁上；收集极5从阳极右端进入，与阳极外筒7构成同轴结构；收集极5通过支撑杆6固定在阳极外筒7右端的腔中。阴极1为放倒的凸形圆柱体，其左右部分半径分别为R1和R2，满足R2>R1，阴极左端外接脉冲功率源的内导体。扼流叶片2、慢波叶片3和提取叶片4都是为中间空心的圆盘。其中，扼流叶片2的内半径为R3，外半径为R4，满足R4>R3>R2。扼流叶片2左端面距离阴极1左端面距离为L1，L1为10～30mm；慢波叶片3的内半径为R5，外半径为R6；提取叶片4的内半径为R7，外半径为R8，满足R8＝R6＝R4>R7>R5>R3。相邻两个叶片的周期为L2，L2为15～30mm，相邻两个叶片的间距均为L3，L3为13～28mm。对于MILO来说，慢波叶片3的数目一般为3～5个，提取叶片4的数目一般为1～4个，具体情况视工作需要而定。本实施例中扼流叶片2有1个，慢波叶片3有3个慢波叶片组成，提取叶片4由2个提取叶片组成。提取叶片4最右端端面与收集极5最左端端面距离为L4，L4为10～40mm。收集极5通过支撑杆6与阳极外筒7连接，收集极5与阳极外筒7构成同轴输出结构。支撑杆6的截面形状为方形、圆形或者其他形状，可根据情况设为2～4组，每组支撑杆6数目不少于三根且沿角向均匀分布，每根支撑杆6的两端分别与阳极外筒7和收集极5固定连接。阳极外筒7的内半径为R9，满足R9＝R8＝R6＝R4，阳极外筒7左端外接脉冲功率源的外导体。装配时，扼流叶片2、慢波叶片3和提取叶片4依次从阳极外筒7的右侧、沿轴向、紧贴阳极外筒7的内壁，嵌入阳极外筒7内。图2为具有脊加载叶片结构的MILO沿中心轴线的剖视图。本专利技术不需要改动传统MILO的原有结构，只需在扼流叶片2上加载第一脊结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有脊加载叶片结构的磁绝缘线振荡器，其特征在于：包括阴极(1)、若干阳极叶片、收集极(5)、支撑杆(6)和阳极外筒(7)，所述收集极(5)通过支撑杆(6)固定在阳极外筒(7)右端腔中，所述阳极叶片为中间空心的圆盘，依次固定在阳极外筒(7)左端的内壁上，且相邻阳极叶片之间的间距为L3；所述阳极叶片包括扼流叶片(2)、慢波叶片(3)和提取叶片(4)；所述阳极叶片可选择加载有脊结构，所述脊结构为中间空心的圆盘，该脊结构的厚度小于L3的二分之一。

【技术特征摘要】
1.一种具有脊加载叶片结构的磁绝缘线振荡器，其特征在于：包括阴极(1)、若干阳极叶片、收集极(5)、支撑杆(6)和阳极外筒(7)，所述收集极(5)通过支撑杆(6)固定在阳极外筒(7)右端腔中，所述阳极叶片为中间空心的圆盘，依次固定在阳极外筒(7)左端的内壁上，且相邻阳极叶片之间的间距为L3；所述阳极叶片包括扼流叶片(2)、慢波叶片(3)和提取叶片(4)；所述阳极叶片可选择加载有脊结构，所述脊结构为中间空心的圆盘，该脊结构的厚度小于L3的二分之一。2.根据权利要求1所述的具有脊加载叶片结构的磁绝缘线振荡器，其特征在于：仅在所述扼流叶片(2)和慢波叶片(3)上分别加载有第一脊结构(8)和第二脊结构(9)。3.根据权利要求1所述的具有脊加载叶片结构的磁绝缘线振荡器，其特征在于：仅在所述扼流叶片(2)和提取叶片(4)上分别加载有第一脊结构(8)和第三脊结构(10)。4.根据权利要求1所述的具有脊加载叶片结构的磁绝缘线振荡器，其特征在于：在所述扼流叶片(2)、慢波叶片(3)和提取叶片(4)上分别加载有第一脊结构(8)、第二脊结构(9)和第三脊结构(10)。5.根据权利要求2所述的具有脊加载叶片结构的磁绝缘线振荡器，其特征在于：所述第一脊结构(8)其内半径与扼流叶片(2)的内半径R3相同，其外半径RS1小于扼流叶片(2)的外半径R4；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓玉，樊玉伟，舒挺，李安坤，于元强，刘则阳，
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