阅读说明：本技术 一种同轴高效高功率微波器件 (Coaxial high-efficiency high-power microwave device ) 是由 张运俭 丁恩燕 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种同轴高效高功率微波器件,包括外套筒及与外套筒同轴的内导体,外套筒内设置高频结构；内导体与外套筒间形成内直径22mm,外直径34mm的电子束传输通道；高频结构沿电子束传输方向依次设置相位调节区、束波互作用区和微波反射区；相位调节区设置剖面为矩形的相位调节腔,束波互作用区和微波反射区设置剖面为梯形的束波互作用腔、微波反射腔；外套筒外设置引导磁场,环形电子束通过引导磁场打在束波互作用区的尾部；电压280kV,电流1.5kA,直径30mm的环形电子束在磁场强度0.6T的轴向磁场引导下在高频结构内传输,产生频率为10.3GHz的高功率微波,束波转换效率60％。采用本发明的一种同轴高效高功率微波器件,可产生高功率微波,微波输出效率高。(The invention discloses a coaxial high-efficiency high-power microwave device, which comprises an outer sleeve and an inner conductor coaxial with the outer sleeve, wherein a high-frequency structure is arranged in the outer sleeve; an electron beam transmission channel with the inner diameter of 22mm and the outer diameter of 34mm is formed between the inner conductor and the outer sleeve; the high-frequency structure is sequentially provided with a phase adjusting area, a beam wave interaction area and a microwave reflection area along the transmission direction of the electron beam; the phase adjusting area is provided with a phase adjusting cavity with a rectangular section, and the beam interaction area and the microwave reflecting area are provided with a beam interaction cavity and a microwave reflecting cavity with trapezoidal sections; a guide magnetic field is arranged outside the outer sleeve, and the annular electron beam strikes the tail part of the beam wave interaction region through the guide magnetic field; the voltage is 280kV, the current is 1.5kA, the annular electron beam with the diameter of 30mm is transmitted in a high-frequency structure under the guidance of an axial magnetic field with the magnetic field intensity of 0.6T, high-power microwaves with the frequency of 10.3GHz are generated, and the beam conversion efficiency is 60%. The coaxial high-efficiency high-power microwave device can generate high-power microwave and has high microwave output efficiency.)

一种同轴高效高功率微波器件

技术领域

本发明涉及一种同轴高效高功率微波器件，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。随着高功率微波技术研究及应用需求，高效微波源是高功率微波发展的一个重要方向。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。该类型器件的高功率微波转换效率一般为30％左右，因此如何提高效率是该类型器件发展的重点。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种同轴高效高功率微波器件，本发明可产生高功率微波，微波输出效率高。

本发明采用的技术方案如下：

一种同轴高效高功率微波器件，包括外套筒及与外套筒同轴的内导体，所述外套筒内设置高频结构；

所述内导体与外套筒间形成内直径22mm，外直径34mm的电子束传输通道；

所述高频结构沿电子束传输方向依次设置相位调节区、束波互作用区和微波反射区；

所述相位调节区设置剖面为矩形的相位调节腔，束波互作用区和微波反射区设置剖面为梯形的束波互作用腔、微波反射腔；

所述外套筒外设置引导磁场，环形电子束通过引导磁场打在束波互作用区的尾部；

电压280kV，电流1.5kA，直径为30mm的环形电子束在磁场强度0.6T的轴向磁场引导下在高频结构内传输，产生频率为10.3GHz的高功率微波，束波转换效率60％。

在上述方案中，外套筒两端封闭，内部抽真空到毫帕量级，外套筒内一端设置发射环形电子束的阴极，内导体与外套筒相对的另一端相连，导套筒外的引导磁场从阴极延伸到束波互作用区尾部，环形电子束在传输通道内传输，打在束波互作用区的尾部。

其中，相位调节区能调节控制电子束预群聚相位，使其与微波相位一致，达到电子束预群聚的最佳效果，为电子束进入束波互左右区将能量转化为微波做准备；在束波互作用区，电子束与微波互作用产生能量转换，将电能转换为微波能，从而产生高功率微波；微波反射区能将向下游传输的微波反射至束波互作用区，进一步提高电子束与微波互作用，增强微波功率输出。

作为优选，所述相位调节区包括第一相位调节腔和第二相位调节腔，，第一相位调节腔的直径为40mm，轴向长度为35mm；第二相位调节腔的直径为44mm，轴向长度为20mm，两相位调节腔间隔为20mm。

作为优选，所述束波互作用区包括5个束波互作用腔，束波互作用腔的直径沿电子束传输方向依次为38mm，38mm，40mm，42mm，42mm，束波互作用腔的周期为30mm。

作为优选，所述微波反射区包括3个微波反射腔，微波反射腔的直径沿电子束传输方向依次为42mm，42mm，40mm，微波反射腔的周期为30mm。

作为优选，所述相位调节区与束波互作用区轴向间隔为106mm，束波互作用区与微波反射区轴向间隔为87mm。

作为优选，所述内导体直径为22mm。

在上述方案中，束波互作用区和微波反射区为剖面呈梯形的环行槽状腔体，两端的直角梯形是为了增强阻抗突变，使电子束能量有一个快速的转换，提高微波的起振时间。

本发明一种高效高功率微波器件由相位调节结构、束波互作用结构及微波反射结构三部分组成。其中，环形电子束传输末端通过引导磁场打在束波互作用结构的尾部，微波反射结构完全脱离电子束是本发明的与常规类型器件的关键区别。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：采用含内导体的轴向三分段的形式，实现了高效高功率微波输出；将微波反射结构设计为微波传输波导，通过慢波结构实现微波重现反射与电子束发生相互作用，同轴内道体进一步提高了微波输出效率，从而使微波输出效率达到60％。

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是高效高功率微波器件剖面结构示意图。

图中标记：1-相位调节区、2-束波互作用区、3-微波反射区、4-环形电子束、5-引导磁场、6-外套筒、7-内导体、11-第一相位调节腔、12-第二相位调节腔、21-束波互作用腔、31-微波反射腔。

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。

如图1所示，本实施例的一种同轴高效高功率微波器件，包括外套筒及与外套筒同轴的内导体，外套筒内设置高频结构，内导体与外套筒间形成内直径22mm，外直径34mm的电子束传输通道；外套筒两端封闭，内部抽真空到毫帕量级，外套筒内一端设置发射环形电子束的阴极，内导体的直径为22mm，外套筒内设置高频结构；

高频结构沿电子束传输方向依次设置相位调节区、束波互作用区和微波反射区；相位调节区设置剖面为矩形的相位调节腔，束波互作用区和微波反射区设置剖面为梯形的束波互作用腔、微波反射腔；

相位调节腔为剖面呈矩形的环形槽，束波互作用腔和微波反射腔均为剖面呈梯形的环形槽；相位调节区包括第一相位调节腔和第二相位调节腔，第一相位调节腔的直径为40mm，轴向长度为35mm，第二相位调节腔的直径为44mm，轴向长度为20mm，第一相位调节腔和第二相位调节腔间隔为20mm；束波互作用区包括5个束波互作用腔，束波互作用腔的直径沿电子束传输方向依次为38mm，38mm，40mm，42mm，42mm，束波互作用腔的周期为30mm；微波反射区包括3个微波反射腔，微波反射腔的直径沿电子束传输方向依次为42mm，42mm，40mm，微波反射腔的周期为30mm；相位调节区与束波互作用区轴向间隔为106mm，束波互作用区与微波反射区轴向间隔为87mm。

外套筒外设置引导磁场，使环形电子束打在束波互作用区的尾部；

阴阳极之间施加电压280kV，阴极发射产生直径30mm，束流强度1.5kA的环形电子束，环形电子束在磁场强度0.6T的轴向磁场引导下在高频结构内传输，环形电子束将能量转交给微波场，产生频率为10.3GHz的高功率微波，束波转换效率60％。

综上所述，采用本发明的一种同轴高效高功率微波器件，采用含内导体的轴向三分段的形式，实现了高效高功率微波输出；将微波反射结构设计为微波传输波导，通过慢波结构实现微波重现反射与电子束发生相互作用，同轴内道体进一步提高了微波输出效率，从而使微波输出效率达到60％。

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。