一種同軸復(fù)合回旋諧振腔的制作方法
【專利摘要】該發(fā)明為一種同軸復(fù)合諧振腔，其特點是該同軸復(fù)合諧振腔含有2個小同軸諧振腔。該發(fā)明中小同軸諧振腔為漸變結(jié)構(gòu)連接，上邊界為漸變結(jié)構(gòu)，下邊界為坡度結(jié)構(gòu)。同軸復(fù)合諧振腔內(nèi)導(dǎo)體有一定傾角。同軸復(fù)合諧振腔內(nèi)2個小同軸諧振腔中工作波導(dǎo)模式角向指標相同，同軸復(fù)合諧振腔入口第一個小諧振腔中工作波導(dǎo)模式階數(shù)最低，同軸復(fù)合腔出口最后一個小諧振腔中工作波導(dǎo)模式階數(shù)最高，同軸復(fù)合諧振腔所有小諧振腔中工作模式諧振頻率相同，形成具有統(tǒng)一諧振頻率的模式串。
【專利說明】一種同軸復(fù)合回旋諧振腔

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種同軸復(fù)合腔回旋管，屬于高功率太赫茲源【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
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[0002]太赫茲波是指頻率在0.1THz到1THz范圍的電磁波，波長大概在3mm到30um范圍，介于微波與紅外之間；在有些場合特指0.3?3THz頻率范圍內(nèi)的電磁波，還有時被賦予一種廣義的定義，其頻率范圍可包含高達10THz的波，這包括整個中、遠紅外波段。由于太赫茲的頻率很高，因此通信(寬帶通信)、雷達、電子對抗、電磁武器、天文學(xué)、醫(yī)學(xué)成像(無標記的基因檢查、細胞水平的成像)、無損檢測、安全檢查(生化物的檢查)等領(lǐng)域帶來了深遠的影響。隨著太赫茲波應(yīng)用的日益廣泛，研制有效的太赫茲輻射源成為世界各國在該領(lǐng)域的研究熱點之一。基于電子回旋受激輻射原理發(fā)展起來的快波回旋器件——回旋管，被認為是目前最有可能獲得大功率輸出的太赫茲輻射源。
[0003]太赫茲回旋振蕩管是回旋器件中發(fā)展得比較成熟的大功率器件，其結(jié)構(gòu)相對簡單，在很寬的頻率范圍，特別是在毫米波、亞毫米及太赫茲波段能以多種方式產(chǎn)生脈沖峰值功率與連續(xù)波功率，因而在國際上受到高度重視。它主要應(yīng)用于受控?zé)岷司圩冎械入x子體電子回旋共振加熱(ECRH)、等離子體的不穩(wěn)定性控制與診斷、微波拒止武器、增強核磁共振以及放射性物質(zhì)遙測等方面。
[0004]為了獲得高功率，回旋管一般工作于高階模式，面臨模式競爭問題；高頻率回旋管面臨的一個嚴重問題是，為了滿足回旋諧振條件，基波回旋管需要很強的工作磁場。因此，采用高次諧波降低回旋管的工作磁場，是回旋管的一個重要發(fā)展方向。高次諧波回旋管效率難以提高且模式競爭問題嚴重，同軸復(fù)合腔結(jié)構(gòu)是解決此問題的一種方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種同軸復(fù)合腔，是把兩個同軸諧振腔(小腔)通過漸變結(jié)構(gòu)連接起來，進一步降低單個同軸諧振腔的Q值，使單一模式不滿足起振條件而不能起振，而兩個模式組成的模式串Q值得到提高，在模式競爭中處于優(yōu)勢地位。
[0006]本發(fā)明的目的有以下技術(shù)措施實現(xiàn)
[0007]同軸復(fù)合腔，含有2個小同軸諧振腔，小同軸諧振腔之間為漸變結(jié)構(gòu)連接。
[0008]同軸復(fù)合諧振腔內(nèi)導(dǎo)體有一定傾角。
[0009]同軸復(fù)合諧振腔內(nèi)2個小同軸諧振腔中工作波導(dǎo)模式角向指標相同。
[0010]同軸復(fù)合諧振腔入口第一個小同軸諧振腔中工作波導(dǎo)模式階數(shù)最低。
[0011]同軸復(fù)合腔出口最后一個小同軸諧振腔中工作模式階數(shù)最高。
[0012]同軸復(fù)合腔內(nèi)所有小同軸諧振腔中工作模式諧振頻率相同,形成具有統(tǒng)一諧振頻率的模式串。
[0013]同軸復(fù)合腔內(nèi)上邊界為漸變結(jié)構(gòu)。
[0014]同軸復(fù)合腔內(nèi)下邊界為坡度結(jié)構(gòu)。
[0015]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0016]單個小同軸諧振腔Q值很低，寄生模式不能起振?；匦芄ぷ鞯姆€(wěn)定性好。
[0017]由2個小同軸諧振腔組成的同軸復(fù)合回旋諧振腔中存在的工作模式串Q值沒被降低，能夠起振，在模式競爭中處于優(yōu)勢地位。
[0018]由2個模式組成的模式串只有一個，不可能出現(xiàn)寄生模式串。
[0019]前面小同軸諧振腔中場較弱，對電子注起預(yù)群聚的作用，后面同軸諧振腔場較強，有利于和電子注高效互作用，獲得高效率和高功率。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0020]附圖為同軸復(fù)合腔的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]I電子注通道，2第一諧振腔，3第二諧振腔，4截止段，5輸出漸變波導(dǎo)，6輸出均勻波導(dǎo)，7上邊界漸變結(jié)構(gòu)，8下邊界坡度結(jié)構(gòu)。

【具體實施方式】
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[0022]如圖所示，同軸復(fù)合腔由電子注通道1，第一諧振腔2，第二諧振腔3，截止段4，輸出漸變波導(dǎo)5和輸出均勻波導(dǎo)6多段構(gòu)成，電子注通道I與第一諧振腔2連接，第一諧振腔2與第二諧振腔3連接，第二諧振腔3與截止段4連接，第三諧振腔4與輸出漸變波導(dǎo)5連接，輸出漸變波導(dǎo)5與輸出均勻波導(dǎo)6連接。兩個小同軸諧振諧振腔中工作波導(dǎo)模式角向指標相同，入口第一個小同軸諧振腔中工作波導(dǎo)模式階數(shù)最低，第二個小同軸諧振腔中工作波導(dǎo)模式階數(shù)最高，兩個小同軸諧振腔中工作模式諧振頻率相同，形成具有統(tǒng)一諧振頻率的模式串。
[0023]【具體實施方式】為，根據(jù)回旋管的性能要求選取工作模式串，針對單個同軸諧振腔選取合適的長度，以使單一模式不滿足起振條件而不能起振；通過調(diào)整小同軸諧振腔半徑來調(diào)整工作模式的諧振頻率,工作模式串的每個模式必須諧振頻率相同；把單個同軸諧振腔連接成多級復(fù)合腔，調(diào)整高頻結(jié)構(gòu)，使每個模式有理想的場分布，形成需要的工作模式串O
[0024]兩個小同軸諧振腔通過突變結(jié)構(gòu)連接構(gòu)成同軸復(fù)合回旋諧振腔，第一腔半徑為
2.87mm,長度為7mm，工作模式為TE23，4 ;第二腔半徑為3.146mm,長度為7.5mm,工作模式為TE23,5 ;兩個模式的角向指標同為23，第一腔中工作模式階數(shù)最低，第二腔中工作模式階數(shù)最高，形成兩個模式的工作模式串為TE23，4-TE23，5。經(jīng)計算，模式串的諧振頻率為655.79GHz。
【權(quán)利要求】
1.一種同軸復(fù)合諧振腔，其特征在于該同軸復(fù)合腔含有2個小同軸諧振腔，小同軸諧振腔之間為漸變結(jié)構(gòu)連接。
2.如權(quán)利要求1所述同軸復(fù)合諧振腔，其特征在于該同軸復(fù)合諧振腔內(nèi)導(dǎo)體有一定傾角。
3.如權(quán)利要求1所述同軸復(fù)合諧振腔，其特征在于該同軸復(fù)合諧振腔內(nèi)2個小同軸諧振腔中工作波導(dǎo)模式角向指標相同。
4.如權(quán)利要求1所述同軸復(fù)合諧振腔，其特征在于該同軸復(fù)合諧振腔內(nèi)入口第一個小同軸諧振腔中工作波導(dǎo)模式階數(shù)最低。
5.如權(quán)利要求1所述同軸復(fù)合諧振腔，其特征在于該同軸復(fù)合腔內(nèi)出口最后一個小諧振腔中工作波導(dǎo)模式階數(shù)最高。
6.如權(quán)利要求1所述同軸復(fù)合諧振腔，其特征在于該同軸復(fù)合腔內(nèi)所有小同軸諧振腔中工作模式諧振頻率相同，形成具有統(tǒng)一諧振頻率的模式串。
7.如權(quán)利要求1所述同軸復(fù)合諧振腔，其特征在于該同軸復(fù)合腔內(nèi)上邊界為漸變結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述同軸復(fù)合諧振腔，其特征在于該同軸復(fù)合腔內(nèi)下邊界為連續(xù)坡度。
【文檔編號】H01P7/06GK104300196SQ201410617754
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】劉頔威, 宋韜 申請人:電子科技大學(xué)