阅读说明：本技术 一种速调管 (Klystron ) 是由 刘秀 李冬凤 周军 王坤 欧阳佳佳 徐娜 张思安 雷雪峰 储开荣 赵跃帅 刘永梅 于 2020-07-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种速调管,所述速调管包括磁聚焦系统以及与所述磁聚焦系统连接的电子枪,所述磁聚焦系统的外径小于或者等于所述电子枪的外径。本发明的速调管进行电子传输时,能量损失减少,提高了电子注的流通率,使得速调管满足工程应用下峰值功率高、工作比小以及脉冲宽度小的特殊要求。(The invention discloses a klystron, which comprises a magnetic focusing system and an electron gun connected with the magnetic focusing system, wherein the outer diameter of the magnetic focusing system is less than or equal to that of the electron gun. When the klystron of the invention is used for electronic transmission, the energy loss is reduced, and the circulation rate of the electron beam is improved, so that the klystron meets the special requirements of high peak power, small working ratio and small pulse width under the engineering application.)

一种速调管

技术领域

本发明涉及微波器件领域。更具体地，涉及一种速调管。

背景技术

广泛使用的速调管通常由下列各部分组成：一个能发射足够电流的阴极；保证阴极达到所需要的工作温度的热子；使电子会聚成注并能承受高压的电子枪；维持电子注不发散的磁聚焦系统；使电子注全部能量转换成热能的收集极和相应的冷却系统；能够传输全部高频功率且无反射的输出窗；与电子注相互作用并将电子注能量转换成高频能量的谐振腔和输出系统，等等。

现有技术中，速调管的磁聚焦系统是独立的，工作时通过与速调管的输入磁屏和输出磁屏相接构成总体。在速调管工作过程中，磁聚焦系统保证大部分的电子穿过微波管的电子注通道，到达收集并耗散电子剩余能量的部件。然而在电子穿过电子注通道的过程中，仍有部分电子击打在微波管的内壁上，造成了电子能量的损失；并且如果这部分电子的能量超出了微波管的承受范围，就会造成速调管的损坏，使得速调管无法在高功率、小工作比(占空比≤0.1％)下正常工作。

因此，需要一种新的速调管。

发明内容

本发明的目的在于提供一种速调管，以解决现有技术中存在的问题中的至少一个；

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种速调管，

所述速调管包括磁聚焦系统以及与所述磁聚焦系统连接的电子枪，

所述磁聚焦系统的外径小于或者等于所述电子枪的外径。

进一步的，所述磁聚焦系统的外径与所述电子枪的外径比值范围为：0.7～1。

进一步的，所述磁聚焦系统包括磁钢和磁环，

所述磁钢和所述磁环所构成的结构外径小于或者等于所述电子枪的外径。

进一步的，所述磁聚焦系统还包括外卡环，所述外卡环环套于所述磁钢和所述磁环所构成的结构的外侧。

进一步的，所述外卡环的外径小于等于所述电子枪的外径。

进一步的，所述磁钢和磁环交替安装，所述磁钢的周向内侧壁以及磁环的周向内侧壁均贴合固定于所述速调管高频段管体的周向外侧壁上。

进一步的，所述速调管还包括收集极、上磁屏以及下磁屏，其中，所述上磁屏包括有与所述收集极连接的连接部，所述下磁屏包括有与所述电子枪连接的连接部；

所述磁环包括有：

与上磁屏连接固定的上磁环；

与下磁屏连接固定的下磁环；以及

位于所述上磁环和所述下磁环之间的连接磁环。

进一步的，所述上磁环与所述下磁环之间形成用于电子注工作的磁场区。

进一步的，相邻的所述磁钢和磁环之间通过粘胶连接固定

本发明的有益效果如下：

本发明的速调管进行电子传输时，能量损失减少，提高了电子注的流通率，使得速调管满足工程应用下峰值功率高、工作比小以及脉冲宽度小的特殊要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明实施例的磁聚焦系统的剖视图；

图2示出本发明实施例的磁聚焦系统的侧视图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

速调管电子注的聚焦性能不仅与磁聚焦系统的磁场强度有关，还与磁聚焦系统在电子注通道所在位置的磁场分布有很大关系。电子注聚焦所需磁场越强使得聚焦系统体积越大，因此，现有技术中速调管的磁聚焦系统的磁系统外径D1远远大于电子枪筒外径D2，且磁聚焦系统重量一般是速调管重量的1～5倍，流通率一般为93％。

针对现有技术中的速调管在电子注聚焦以及流通率的不足，本发明实施例提供一种速调管，通过磁聚焦系统内径紧贴高频段外壁，可大大提高中心轴上磁场强度。如图1所示以及图2所示，所述速调管包括磁聚焦系统以及与所述磁聚焦系统连接的电子枪，所述磁聚焦系统的外径D1小于或等于所述电子枪的外径D2。

本发明的实施例的速调管的磁聚焦系统在电子注通道所处位置的磁场随半径变化比较大，靠近通道壁的磁场对电子注聚焦作用力比中心轴上的聚焦作用力大，提高了抗散焦能力，增加了电子注的刚性，能够提高电子注的聚焦性能。本发明设计的速调管进行电子传输时，能量损失减少，且流通率提高，本发明实施例的流通率可以达到96％以上，使得速调管满足工程应用下峰值功率高、工作比小以及脉冲宽度小的特殊要求。

在本实施例的一些可选地实现方式中，所述磁聚焦系统的外径与所述电子枪的外径比值范围为：0.7～1。

在一个具体示例中，磁聚焦系统的外径与所述电子枪的外径比值D1/D2为0.88时，经制微波管验证后，在电子枪直径D2为45mm的情况下，本实施例的速调管可获得流通率为96％的电子注，此时磁聚焦系统外径D1仅为40mm。而对比现有技术的速调管的磁聚焦系统，在电子枪直径D2同样为45mm的情况下，现有速调管的磁聚焦系统外径D1现为150mm，流通率为93％。

在另一个示例中，磁聚焦系统的外径与所述电子枪的外径比值D1/D2为0.93时，经制微波管验证后，当电子枪直径D2为70mm时，本实施例的速调管可获得流通率为96％的电子注，此时磁聚焦系统D1外径为65mm，而对比应用于现有技术的速调管的磁聚焦系统，在电子枪直径D2同样为70mm的情况下，现有的速调管的磁聚焦系统外径D现为260mm，流通率为93％。

因此，在本实施例提供的磁聚焦系统的外径D1与所述电子枪的外径D2比值范围下，本发明实施例的速调管可较现有技术的磁聚焦系统的流通率提高3％。在本实施例的一些可选地实现方式中，如图1所示，磁聚焦系统1包括磁钢11和磁环12，

所述磁钢11和磁环12所构成的结构外径小于或者等于所述电子枪2的外径。

在一个具体示例中，磁聚焦系统的外径可由所述磁钢11和磁环12所构成的结构外径形成，在此情况下，所述磁钢11和磁环12所构成的结构外径小于或者等于所述电子枪2的外径。

在本实施例的一些可选地实现方式中，如图1所示，所述磁聚焦系统1还包括外卡环13，所述外卡环13环套于所述磁钢11和所述磁环12所构成的结构的外侧。

如图1所示，所述外卡环13周向内侧壁同时与磁钢11的周向外侧壁和磁环12周向外侧壁紧密贴合，用于定位磁钢11和磁环12。

在本实施例的一些可选地实现方式中，所述外卡环13的外径小于等于所述电子枪2的外径。

由于外卡环本身具有一定厚度，在磁聚焦系统安装有外卡环的情况下，此时外卡环3的外径即为本发明实施例所述的磁聚焦系统的外径D2，由于外卡环13的外径小于等于所述电子枪2的外径，此结构形成的磁聚焦系统仍符合所述磁聚焦系统的外径小于或者等于所述电子枪的外径这一条件。

在本实施例的一些可选地实现方式中，磁钢11和磁环12交替安装，所述磁钢11的周向内侧壁以及磁环12的周向内侧壁均贴合固定于所述速调管高频段管体21的周向外侧壁上。

如图1所示，本发明实施例的磁聚焦系统由数个磁钢环(材料为纯铁)、数个磁环(永磁材料)、1个外卡环(材料为无磁性材料)，速调管的电子注通道位于磁聚焦系统的中心轴线处，磁钢与磁环之间通过耐高低温的粘胶来粘接牢固，磁环对铁材料的强吸力吸附安装在两个磁钢之间，并通过外卡环定位。

通过该设置，可使磁聚焦系统外径与电子枪的电子注通道形成同轴，而且所述磁钢11的周向内侧壁以及磁环12的周向内侧壁均与所述速调管高频段管体的周向外侧壁贴合紧密，使得电子注的聚焦性能提高。

在本实施例的一些可选地实现方式中，两相邻磁环的充磁方向相反或相同，多个相邻磁环充磁方向相同时以磁系统长度方向中心为轴的另一部分充磁方向则相反。以及在本实施例的一些可选地实现方式中，所述磁环沿轴向方向充磁。

磁聚焦系统产生的磁场强度与磁环的磁性材料、磁系统的结构和体积(内、外径)有关。一般高强度磁场都选用温度性好的钐钴材料，在选用相同材料下，磁场强度就和磁系统得结构设计和体积相关。本发明的磁系统结构设计新颖、磁环内径小、磁场强度大和磁通量分布有利于电子注抗散焦，聚焦性能好，流通率高，电子注互作用效率得到提高，磁系统外径也小，有利于整机系统灵活性、机动性提高。

通过该设置的充磁方式以及多个紧密排列的磁钢和磁环，使得磁钢和磁环间形成高峰值强度的磁场，有效提高电子注的聚焦性。在一个具体示例中，本发明实施例的磁聚焦系统可获得电子注通道中心的轴向磁场强度为0.4T±0.1T，较现有技术的电子注通道中心的轴向磁场强度0.25T提高了1.6倍。

在本实施例的一些可选地实现方式中，相邻的所述磁钢11和磁环12之间通过粘胶连接固定。磁环采用永磁材料(如钐钴、铝铁硼等)，磁钢为纯铁，一方面可利用磁环对铁材料的强吸力吸附使得磁环牢固安装在两个磁钢之间，另一方面为保证磁钢和磁环的物理连接强度，将相邻的所述磁钢和磁环之间通过粘胶连接，使得磁聚焦系统保证使用强度。在本实施例的一些可选地实现方式中，所述电子枪与所述磁聚焦系统装配固定，形成一体化连接的速调管。

在本实施例的一些可选地实现方式中，所述速调管还包括收集极、上磁屏3以及下磁屏4，其中，所述上磁屏包括有与所述收集极连接的连接部，所述下磁屏包括有与所述电子枪连接的连接部；

如图1所示，所述磁环12包括有：

与上磁屏连接固定的上磁环121；

与下磁屏连接固定的下磁环122；以及

位于所述上磁环和所述下磁环之间的连接磁环123。

所述上磁屏3以及下磁屏4之间形成用于电子注工作的磁场区，上磁屏材料为纯铁，下磁屏材料为纯铁，磁钢材料为纯铁，在磁环充磁后上磁屏与所述下磁屏之间形成用于电子注工作的磁场区。

上磁环121吸附安装在上磁屏处3，下磁环122吸附安装在下磁屏4处，工作时，磁聚焦系统通过与速调管的上磁屏以及下磁屏相接构成总体。位于所述上磁环和所述下磁环之间的连接磁环123与磁钢11之间紧密排列形成一体化的磁聚焦结构，并形成高峰值强度的磁场以聚焦电子注，大大减少了电子注分散形成的能量损失，进一步提高了速调管的流通率。

在一个具体示例中，所述上磁屏3与所述下磁屏4分别开设有用于穿过电子注的通孔，速调管高频段管体5内部开设有用于通过电子注的通道51。

电子注通道与上磁屏通孔和下磁屏通孔同轴设置，且上磁屏和下磁屏之间的区域存在高峰值强度的磁场，电子注在下磁屏的开孔处进入磁场区，在磁场区域传输时，受到轴向磁场的作用，保持电子注的聚焦性能，再从上磁屏开孔处离开磁场区，进入收集极。本实施例的磁聚焦系统可使电子注保持聚焦，减小电子注传输过程的能量损失。

在一个具体示例中，如图1所示，所述外卡环13周向覆盖所述磁钢11的外侧壁和磁环12的外侧壁，并且所述外卡环13延伸方向的两端分别所述上磁屏3和所述下磁屏4贴合形成一体化的速调管结构。

本发明实施例的速调管可通过以下方式形成：

首先在磁钢11与磁环12之间通过耐高低温的粘胶来粘接牢固；然后利用磁环对铁材料的强吸力吸附安装在两个磁钢之间，并通过外卡环13将磁钢11与连接磁环123进行固定以及定位；上磁环121吸附安装在上磁屏3处，下磁环122吸附安装在下磁屏4处，再通过外卡环13将两端的上下磁环与高频段管体5紧固；磁环延轴向方向充磁，使得上磁屏3和下磁屏4之间的区域成为磁场区，即为速调管电子注的工作区域；将下磁屏与电子枪连接，以及将上磁屏与收集极连接。

本发明设计的速调管进行电子传输时，能量损失减小，提高了电子注的流通率，磁系统聚焦性能能够满足电子光学系统聚焦磁场要求。本发明实施例的流通率可以达到96％以上，能够获得电子注通道中心的轴向磁场强度为0.4T±0.1T，而磁系统重量只有速调管重量的1/3～1/2，总重量降低至常规聚焦方法总重量的1/4～1/10。使得速调管满足工程应用下峰值功率高、工作比小(占空比≤0.1％)以及脉冲宽度小的特殊要求。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。