阅读说明：本技术 一种双频三腔高功率微波器件 (Double-frequency three-cavity high-power microwave device ) 是由 丁恩燕 张运俭 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种双频三腔高功率微波器件,包括圆波导套筒及与圆波导套筒同轴的内导体；圆波导套筒内一端设置与圆波导套筒同轴的阴极,阴极的开口为环形,阴极的内直径为60mm,外直径为70mm；圆波导套筒沿电子束传输方向依次设置同内直径的反射腔、谐振腔和提取腔,反射腔、谐振腔和提取腔为设置在圆波导套筒筒壁的环形槽；微波器件轴向长度为130mm,最大直径为150mm,内导体直径为40mm；在400KV电压下阴极发射束流强度为7.0kA的环形电子束,环形电子束在0.4T的轴向磁场引导下在微波器件内传输,一个脉冲时间内可同时辐射产生频率为1.92GHz和2.2GHz的双频高功率微波。采用本发明的一种双频三腔高功率微波器件,具有小型化,重量轻,易调节的优点。(The invention discloses a double-frequency three-cavity high-power microwave device, which comprises a circular waveguide sleeve and an inner conductor coaxial with the circular waveguide sleeve; a cathode coaxial with the circular waveguide sleeve is arranged at one end in the circular waveguide sleeve, the opening of the cathode is annular, the inner diameter of the cathode is 60mm, and the outer diameter of the cathode is 70 mm; the circular waveguide sleeve is sequentially provided with a reflection cavity, a resonant cavity and an extraction cavity which have the same inner diameter along the transmission direction of the electron beam, and the reflection cavity, the resonant cavity and the extraction cavity are annular grooves arranged on the wall of the circular waveguide sleeve; the axial length of the microwave device is 130mm, the maximum diameter is 150mm, and the diameter of the inner conductor is 40 mm; under the voltage of 400KV, the cathode emits an annular electron beam with the beam intensity of 7.0kA, the annular electron beam is transmitted in a microwave device under the guidance of a 0.4T axial magnetic field, and double-frequency high-power microwaves with the frequencies of 1.92GHz and 2.2GHz can be simultaneously radiated and generated within one pulse time. The dual-frequency three-cavity high-power microwave device has the advantages of miniaturization, light weight and easiness in adjustment.)

一种双频三腔高功率微波器件

技术领域

本发明涉及一种双频三腔高功率微波器件，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。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种双频三腔高功率微波器件，本发明具有小型化，重量轻，易调节的优点。

本发明采用的技术方案如下：

一种双频三腔高功率微波器件，包括圆波导套筒及与圆波导套筒同轴的内导体；

所述圆波导套筒内一端设置与圆波导套筒同轴的阴极，所述阴极的开口为环形，阴极的内直径为60mm,外直径为70mm；

所述圆波导套筒沿电子束传输方向依次设置同内直径的反射腔、谐振腔和提取腔，所述反射腔、谐振腔和提取腔为设置在圆波导套筒上的环形槽；

所述微波器件轴向长度为130mm,最大直径为150mm，所述内导体直径为40mm；

在400KV电压***极发射束流强度为7.0kA的环形电子束,环形电子束在0.4T的轴向磁场引导下在微波器件内传输，一个脉冲时间内可同时辐射产生频率为1.92GHz和2.2GHz的双频高功率微波。

在上述方案中，圆波导套筒两端封闭，内部抽真空到毫帕量级，内导体与圆波导套筒相对阴极的另一端相连，环形电子束在微波器件内传输；其中，反射腔能将电子束传输过程中的反向能量进行阻截，提高进入束波转换区的电子束能量；谐振腔会使相位一致的电子束与微波在这一部位发生能量转换；提取腔能将微波与电子束分离。

作为优选，所述反射腔、谐振腔和提取腔为与圆波导套筒且截面呈矩形的环形槽。

作为优选，所述反射腔、谐振腔和提取腔，与圆波导套筒同轴。

作为优选，所述反射腔的外直径为150mm，内直径为88mm，轴向长度为30mm；谐振腔的外直径为130mm，内直径为88mm，轴向长度为30mm；提取腔的外直径为150mm，内直径为88mm，轴向长度为30mm。

作为优选，所述反射腔与谐振腔的轴向间距为10mm；谐振腔与提取腔的轴向间距为30mm。

作为优选，所述环形电子束的内直径为60mm，外直径为70mm。

作为优选，所述微波器件的最大直径与反射腔、谐振腔和提取腔中的最大外直径一致。

上述方案中，反射腔、谐振腔和提取腔的外直径是指腔体槽底圆的直径；反射腔、谐振腔和提取腔的内直径是指腔体开口处圆的直径。

本发明的一种双频三腔高功率微波器件，采用一种轴向紧凑型的慢波结构产生双频高功率微波，双频高功率微波器件结构简单，轴向及径向尺寸非常紧凑，与同频段器件相比，其结构尺寸简洁，具有小型化，重量轻，易调节的优点；能大幅度降低高功率微波源系统体积、重量，并可大幅度降低磁场对电源的能量需求；是一种小型化的双频高功率微波器件。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：结构简单，尺寸紧凑，具有小型化，重量轻，易调节的优点；能大幅度降低高功率微波源系统体积、重量，并可大幅度降低磁场对电源的能量需求。

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是双频三腔高功率微波器件剖面结构示意图。

图中标记：1-反射腔、2-谐振腔、3-提取腔、4-外套筒、5-内导体、6-阴极、7-环形电子束。

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，本实施例的一种双频三腔高功率微波器件，包括圆波导套筒及与圆波导套筒同轴的内导体，圆波导套筒两端封闭，内部抽真空到毫帕量级，圆波导套筒内一端设置与圆波导套筒同轴的阴极，阴极的开口为环形，阴极的内直径为60mm,外直径为70mm；内导体与圆波导套筒相对阴极的另一端连接；微波器件最大直径为150mm，内导体直径为40mm。

圆波导套筒包括沿电子束传输方向依次设置与圆波导套筒同轴的反射腔、谐振腔和提取腔，反射腔、谐振腔和提取腔为设置在圆波导套筒上截面呈矩形的环形槽；反射腔的外直径为150mm，内直径为88mm，轴向长度为30mm；谐振腔的外直径为130mm，内直径为88mm，轴向长度为30mm；提取腔的外直径为150mm，内直径为88mm，轴向长度为30mm；反射腔与谐振腔的轴向间距为10mm，谐振腔与提取腔的轴向间距为30mm。

阴阳极之间施加电压400kV，阴极发射产生内直径为60mm,外直径为70mm,束流强度为7.0kA的环形电子束，环形电子束在0.4T的轴向磁场引导下在微波器件内传输，环形电子束将能量转交给微波场，一个电压脉冲时间内产生频率为1.92GHz，2.2GHz，功率为500MW的高功率微波。

综上所述，采用本发明的一种双频三腔高功率微波器件，结构简单，尺寸紧凑，具有小型化，重量轻，易调节的优点；能大幅度降低高功率微波源系统体积、重量，并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。