阅读说明：本技术 一种c，x波段双频紧凑型高功率微波器件 (C, X wave band double-frequency compact high-power microwave device ) 是由 丁恩燕 张运俭 康强 向飞 金晖 谭杰 胡进光 王冬 杨周炳 陆巍 张北镇 安 于 2020-04-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种C,X波段双频紧凑型高功率微波器件,包括依次设置包含同轴内导体的非周期性C波段慢波结构和X波段慢波结构,所述C波段慢波结构轴向总长度与C波段辐射波长的比值为1.6,X波段慢波结构轴向总长度与X波段辐射波长的比值为1.97,所述微波器件的内直径为76mm；电压380kV,电流6kA,内直径为60mm,外直径为70mm的环形电子束在0.63T的轴向磁场引导下在微波器件内传输,辐射产生4GHz及8GHz的双频高功率微波。采用本发明的一种C,X波段双频紧凑型高功率微波器件,能够同时辐射产生4GHz及8GHz的双频高功率微波。(The invention discloses a C and X waveband double-frequency compact high-power microwave device, which comprises a non-periodic C waveband slow wave structure and an X waveband slow wave structure, wherein the non-periodic C waveband slow wave structure and the X waveband slow wave structure are sequentially arranged, the ratio of the axial total length of the C waveband slow wave structure to the radiation wavelength of the C waveband is 1.6, the ratio of the axial total length of the X waveband slow wave structure to the radiation wavelength of the X waveband is 1.97, and the inner diameter of the microwave device is 76 mm; the voltage is 380kV, the current is 6kA, the inner diameter is 60mm, the annular electron beam with the outer diameter of 70mm is transmitted in the microwave device under the guidance of the axial magnetic field of 0.63T, and dual-frequency high-power microwaves of 4GHz and 8GHz are generated by radiation. The C and X waveband double-frequency compact high-power microwave device can radiate and generate double-frequency high-power microwaves of 4GHz and 8GHz simultaneously.)

一种C，X波段双频紧凑型高功率微波器件

技术领域

本发明涉及一种C，X波段双频紧凑型高功率微波器件，属于高功率微波器件技术领域。

背景技术

高功率微波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。随着高功率微波研究发展，对高功率微波源的系统总效率提出了越来越高的要求。

轴向O型高功率微波器件由于结构带来的电子束易引导及结构的多变组合，使得其一种应用比较广泛的高功率微波器件。目前轴向O型高功率微波器件辐射产生一般需要较长的慢波结构，来达到电子束与微波相速的同步。在现有高功率微波源中，高阻抗器件的束波转换效率较高，但一般需要较强的引导磁场，特别是当微波源运行在重复频率状态时，需要一个体积庞大的、高耗能的螺线管磁体系统。如果器件轴向尺寸尽量缩短，则可以数倍降低磁体系统体积、重量，并可大幅度降低磁场对电源的能量需求。因此，如何设计出紧凑型高功率微波源，一直是人们追求的目标之一。

近年来，高功率微波源在追求高功率、高效率以及实现长脉冲和高重频运行的同时，也呈现出了其他的一些发展特点，如追求单个微波源器件产生具有多个频率的微波。该类型的器件能够实现单一振荡器的多频输出，是对单频振荡器的拓展研究和集成创新应用，具有一定的应用前景。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种C，X波段双频紧凑型高功率微波器件，本发明能够同时辐射产生4GHz及8GHz的双频高功率微波。

本发明采用的技术方案如下：

一种C，X波段双频紧凑型高功率微波器件，包括依次设置包含同轴内导体的非周期性C波段慢波结构和X波段慢波结构，所述C波段慢波结构轴向总长度与C波段辐射波长的比值为1.6，X波段慢波结构轴向总长度与X波段辐射波长的比值为1.97，所述微波器件的内直径为76mm；

电压380kV，电流6kA，内直径为60mm，外直径为70mm的环形电子束在0.63T的轴向磁场引导下在微波器件内传输，辐射产生4GHz及8GHz的双频高功率微波。

在本发明中，圆波导外筒两端封闭，内部抽真空到毫帕量级，圆波导外筒内一端设置发射环形电子束的阴极。

作为优选，所述C波段慢波结构包含环形的第一腔体、第二腔体、第三腔体和第四腔体，所述第一腔体外直径为120mm，轴向长度为15mm；第二腔体外直径为100mm，轴向长度为15mm；第三腔体外直径为110mm，轴向长度为15mm；第四腔体外直径为110mm，轴向长度为15mm；第一腔体与第二腔体之间间隔为15mm；第二腔体与第三腔体之间间隔为35mm；第三腔体与第四腔体之间间隔为10mm。

作为优选，所述C波段慢波结构的内导体直径为30mm。

作为优选，所述X波段慢波结构包含第五腔体、第六腔体、第七腔体、第八腔体、第九腔体和第十腔体，所述第五腔体外直径为100mm，轴向长度为7mm；第六腔体外直径为84mm，轴向长度为8mm；第七腔体外直径为88mm，轴向长度为6mm；第八腔体外直径为84mm，轴向长度为6mm；第九腔体外直径为80mm，轴向长度为6mm；第十腔体外直径为88mm，轴向长度为6mm；第五腔体与第六腔体之间间隔为5mm；第六腔体与第七腔体之间间隔为11mm；第七腔体与第八腔体之间间隔为6mm；第八腔体与第九腔体之间间隔为6mm；第九腔体与第十腔体之间间隔为7mm。

作为优选，所述X波段慢波结构的内导体直径为40mm。

作为优选，其中的腔体的剖面均呈矩形。

作为优选，所述微波器件包括圆波导外筒，设置于圆波导外筒内与其同轴的内导体，内导体与圆波导外筒之间形成真空的电子束传输通道，在电子束传输通道中传输的环形电子束。

作为优选，所述微波器件内部为毫帕量级的真空状态。

作为优选，所述圆波导外筒的材质为无磁不锈钢。

本发明的一种C，X波段双频紧凑型高功率微波器件，采用一种分段式非周期性慢波结构设计方法，具有结构简单，轴向及径向尺寸非常紧凑，与同频段器件相比，其结构尺寸极大简洁，具有小型化，轻量化的优点，能够大幅降低磁场对电源的能量需求。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、大幅度降低高功率微波源系统体积、重量；

2、可大幅度降低磁场对电源的能量需求；

3、能够同时辐射产生C、X波段双频高功率微波器件。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是一种C，X波段双频紧凑型高功率微波器件的结构示意图。

图中标记：1-圆波导外筒、2-内导体、3-电子束传输通道、4-环形电子束、5-C波段慢波结构、6-X波段慢波结构、51-第一腔体、52-第二腔体、53-第三腔体、54-第四腔体、61-第五腔体、62-第六腔体、63-第七腔体、64-第八腔体、65-第九腔体、66-第十腔体。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种C，X波段双频紧凑型高功率微波器件，包括圆波导外筒，设置于圆波导外筒内与其同轴的内导体，内导体与圆波导外筒之间形成真空的电子束传输通道，在电子束传输通道中传输的环形电子束；

所述微波器件依次设置包含内导体的非周期性C波段慢波结构和X波段慢波结构，所述C波段慢波结构轴向总长度与C波段辐射波长的比值为1.6，X波段慢波结构轴向总长度与X波段辐射波长的比值为1.97，所述微波器件的内直径为76mm；

电压380kV，电流6kA，内直径为60mm，外直径为70mm的环形电子束在0.63T的轴向磁场引导下在微波器件内传输，辐射产生4GHz及8GHz的双频高功率微波。

在实施例中，圆波导外筒两端封闭，内部抽真空到毫帕量级，圆波导外筒内一端设置发射环形电子束的阴极。

作为优选，所述C波段慢波结构包含环形的第一腔体、第二腔体、第三腔体和第四腔体，所述第一腔体外直径为120mm，轴向长度为15mm；第二腔体外直径为100mm，轴向长度为15mm；第三腔体外直径为110mm，轴向长度为15mm；第四腔体外直径为110mm，轴向长度为15mm；第一腔体与第二腔体之间间隔为15mm；第二腔体与第三腔体之间间隔为35mm；第三腔体与第四腔体之间间隔为10mm。

作为优选，所述C波段慢波结构的内导体直径为30mm。

作为优选，所述X波段慢波结构包含第五腔体、第六腔体、第七腔体、第八腔体、第九腔体和第十腔体，所述第五腔体外直径为100mm，轴向长度为7mm；第六腔体外直径为84mm，轴向长度为8mm；第七腔体外直径为88mm，轴向长度为6mm；第八腔体外直径为84mm，轴向长度为6mm；第九腔体外直径为80mm，轴向长度为6mm；第十腔体外直径为88mm，轴向长度为6mm；第五腔体与第六腔体之间间隔为5mm；第六腔体与第七腔体之间间隔为11mm；第七腔体与第八腔体之间间隔为6mm；第八腔体与第九腔体之间间隔为6mm；第九腔体与第十腔体之间间隔为7mm。

作为优选，所述X波段慢波结构的内导体直径为40mm。

作为优选，其中的腔体的剖面均呈矩形。

作为优选，其中的腔体均与微波器件同轴。

作为优选，所述微波器件内部为毫帕量级的真空状态。

作为优选，所述圆波导外筒的材质为无磁不锈钢。

在实施例中，用真空获得装置将微波器件内真空度处理到毫帕量级。阴阳极之间施加高电压380kV，阴极发射产生内外直径分别为60mm，70mm，束流强度为6kA的环形电子束。环形电子束在0.63T轴向磁场引导下传输进入器件，电子束将能量转交给微波场，一个脉冲时间内产生频率为4GHz及8GHz的双频高功率微波。

综上所述，采用本发明的一种C，X波段双频紧凑型高功率微波器件，大幅度降低高功率微波源系统体积、重量；可大幅度降低磁场对电源的能量需求。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。