一種內(nèi)置內(nèi)導(dǎo)體的相對論速調(diào)管放大器輸出腔的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及的是微波電子學(xué)領(lǐng)域，尤其是一種內(nèi)置內(nèi)導(dǎo)體的相對論速調(diào)管放大器輸出腔。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，相對論速調(diào)管放大器(RKA)是最具潛力的高功率微波產(chǎn)生器件之一，它通過電子束與高頻場的相互作用將電子束的直流能量轉(zhuǎn)換為微波能量。在RKA中，電子束的群聚和微波提取過程在不同區(qū)域完成，每種功能可以獨立調(diào)試到最佳，因此RKA具有高功率、高效率、輸出微波相位和幅度穩(wěn)定等優(yōu)點，在新型加速器、高功率雷達(dá)、新型通信系統(tǒng)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。其中，提高相對論速調(diào)管放大器的輸出微波功率和束波轉(zhuǎn)換效率是研宄的重點之一。
[0003]為了向更高的功率方向發(fā)展，必須提高電子束的束壓和束流。但大的電子束束流會產(chǎn)生較大的空間電荷力，使電子的動能降低，從而降低了相對論速調(diào)管的轉(zhuǎn)換效率。在傳統(tǒng)的相對論速調(diào)管放大器中，常采用圓柱漂移管的單重入輸出腔，根據(jù)束流傳輸過程和束流群聚過程的理論分析:當(dāng)漂移管的半徑相等和電子束的半徑也相等時，電子束穿過圓柱漂移管所需要的最低能量大于其穿過同軸漂移管所需要的最低能量，導(dǎo)致電子束到達(dá)圓柱漂移輸出腔時的動能比采用同軸漂移管的輸出腔的動能更低，影響了束波轉(zhuǎn)換效率。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的，就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種內(nèi)置內(nèi)導(dǎo)體的相對論速調(diào)管放大器輸出腔的技術(shù)方案，該方案通過改進相對論速調(diào)管放大器輸出腔結(jié)構(gòu)，能夠降低電子到達(dá)輸出腔間隙時所需要的最低能量，提高相對論速調(diào)管放大器的輸出微波功率和束波轉(zhuǎn)換效率。
[0005]本方案是通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)的:
[0006]一種內(nèi)置內(nèi)導(dǎo)體的相對論速調(diào)管放大器輸出腔，包括有漂移管、輸出腔、輸出腔端蓋、輸出同軸線外導(dǎo)體、收集極、內(nèi)導(dǎo)體、內(nèi)支撐桿和外支撐桿；漂移管與輸出腔端蓋連接；輸出腔的外壁上設(shè)置有輸出同軸線外導(dǎo)體；收集極通過外支撐桿固定在收集極內(nèi)部；收集極上設(shè)置有外鼻錐；收集極內(nèi)部靠近外鼻錐的一端設(shè)置有內(nèi)導(dǎo)體；內(nèi)導(dǎo)體通過內(nèi)支撐桿與收集極上的外鼻錐連接。
[0007]作為本方案的優(yōu)選:內(nèi)導(dǎo)體包括有基座部、連接部和頭部；基座部與內(nèi)支撐桿連接；頭部靠近連接部的一端為圓柱形，遠(yuǎn)離連接部的一端形狀為平頂錐形。
[0008]作為本方案的優(yōu)選:基座部上設(shè)置有內(nèi)鼻錐。
[0009]作為本方案的優(yōu)選:基座部、連接部和頭部的中心軸線與收集極的中心軸線重合。
[0010]作為本方案的優(yōu)選:內(nèi)支撐桿的數(shù)量為12個。
[0011]作為本方案的優(yōu)選:外支撐桿的數(shù)量為4個。
[0012]作為本方案的優(yōu)選:內(nèi)支撐桿設(shè)置在束波互作用區(qū)之后大于1/4波長的位置。
[0013]本方案的有益效果可根據(jù)對上述方案的敘述得知，由于在該方案中在收集極的內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)導(dǎo)體，提高了電子束穿過漂移管時的空間電荷限制流、降低了電子束穿過輸出腔間隙時所需要的最低能量，導(dǎo)致電子的動能比圓柱輸出腔中的更高，有利于提高輸出微波功率和束波轉(zhuǎn)換效率；內(nèi)支撐桿設(shè)置在束波互作用區(qū)之后大于1/4波長的位置，并設(shè)置一定數(shù)量的內(nèi)支撐桿，既能把內(nèi)導(dǎo)體固定在外鼻錐之內(nèi)，又能截止同軸漂移管內(nèi)的場不泄漏，有利于電子束的收集和提高管子穩(wěn)定運行的能力。
[0014]由此可見，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有實質(zhì)性特點和進步，其實施的有益效果也是顯而易見的。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為圖1中A-A剖視結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖3為圖1中B-B剖視結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖中，I為內(nèi)導(dǎo)體，2為漂移管，3為輸出腔端蓋，4為內(nèi)鼻錐，5為外鼻錐，6為內(nèi)支撐桿，7為輸出腔外筒，8為外支撐桿，9為電子束，10為收集極，11為輸出同軸線外導(dǎo)體，12為負(fù)載。
【具體實施方式】
[0019]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0020]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0021]本實用新型的相對論速調(diào)管放大器輸出腔的工作過程是，調(diào)制的電子束在軸向磁場的引導(dǎo)下，通過輸出腔時，在輸出腔中激勵起工作模式的電磁場，電子束與場相互作用，電子束的能量轉(zhuǎn)換為場的能量，產(chǎn)生高功率微波。在Pic模擬中，在工作頻率為2.88GHz時，基波調(diào)制電流深度為100%的情況下，通過模擬得到輸出腔的束波轉(zhuǎn)換效率為45%。同樣條件下，傳統(tǒng)的圓柱漂移管輸出腔束波轉(zhuǎn)換效率約為35%。可見，采用內(nèi)置內(nèi)導(dǎo)體的輸出腔可以提高RKA輸出微波的功率和束波轉(zhuǎn)換效率。
[0022]在收集極的內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)導(dǎo)體，提高了電子束穿過漂移管時的空間電荷限制流、降低了電子束穿過輸出腔間隙時所需要的最低能量，導(dǎo)致電子的動能比圓柱輸出腔中的更高，有利于提高輸出微波功率和束波轉(zhuǎn)換效率。
[0023]由于把內(nèi)支撐桿的位置設(shè)置在束波互作用區(qū)之前，腔中的微波場就會泄漏到收集極區(qū)從而影響電子的收集。因此，為了截止同軸漂移管內(nèi)的場泄漏到收集極處，內(nèi)支撐桿的軸向位置需設(shè)置在束波互作用區(qū)之后，當(dāng)內(nèi)支撐桿的數(shù)目不合適時，腔中的微波場也會泄漏到收集極從而影響電子的收集、冷腔頻率的調(diào)試。在束波互作用區(qū)之后的某個位置放置一定數(shù)時的內(nèi)支撐桿，既能把內(nèi)導(dǎo)體固定在外鼻錐之內(nèi)，又能截止同軸漂移管內(nèi)的場不泄漏，有利于電子束的收集和提高管子穩(wěn)定運行的能力。
[0024]本實用新型并不局限于前述的【具體實施方式】。本實用新型擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組入口 O
【主權(quán)項】
1.一種內(nèi)置內(nèi)導(dǎo)體的相對論速調(diào)管放大器輸出腔，其特征是:包括有漂移管、輸出腔、輸出腔端蓋、輸出同軸線外導(dǎo)體、收集極、內(nèi)導(dǎo)體、內(nèi)支撐桿和外支撐桿；所述漂移管與輸出腔端蓋連接；所述輸出腔的外壁上設(shè)置有輸出同軸線外導(dǎo)體；所述收集極通過外支撐桿固定在輸出同軸線外導(dǎo)體內(nèi)；所述收集極上設(shè)置有外鼻錐；所述收集極內(nèi)部靠近外鼻錐的一端設(shè)置有內(nèi)導(dǎo)體；所述內(nèi)導(dǎo)體通過內(nèi)支撐桿與收集極上的外鼻錐連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置內(nèi)導(dǎo)體的相對論速調(diào)管放大器輸出腔，其特征是:所述內(nèi)導(dǎo)體包括有基座部、連接部和頭部；所述基座部與內(nèi)支撐桿連接；所述頭部靠近連接部的一端為圓柱形，遠(yuǎn)離連接部的一端形狀為平頂錐形。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種內(nèi)置內(nèi)導(dǎo)體的相對論速調(diào)管放大器輸出腔，其特征是:所述基座部上設(shè)置有內(nèi)鼻錐。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種內(nèi)置內(nèi)導(dǎo)體的相對論速調(diào)管放大器輸出腔，其特征是:所述基座部、連接部和頭部的中心軸線與收集極的中心軸線重合。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置內(nèi)導(dǎo)體的相對論速調(diào)管放大器輸出腔，其特征是:所述內(nèi)支撐桿的數(shù)量為12個。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置內(nèi)導(dǎo)體的相對論速調(diào)管放大器輸出腔，其特征是:所述外支撐桿的數(shù)量為4個。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置內(nèi)導(dǎo)體的相對論速調(diào)管放大器輸出腔，其特征是:所述內(nèi)支撐桿設(shè)置在束波互作用區(qū)之后大于1/4波長的位置。
【專利摘要】本實用新型提供了一種內(nèi)置內(nèi)導(dǎo)體的相對論速調(diào)管放大器輸出腔的技術(shù)方案，該方案包括有漂移管、輸出腔、輸出腔端蓋、輸出同軸線外導(dǎo)體、收集極、內(nèi)導(dǎo)體、內(nèi)支撐桿和外支撐桿；漂移管與輸出腔端蓋連接；輸出腔的外壁上設(shè)置有輸出同軸線外導(dǎo)體；所述收集極通過外支撐桿固定在輸出同軸線外導(dǎo)體內(nèi)；收集極上設(shè)置有外鼻錐；收集極內(nèi)部靠近外鼻錐的一端設(shè)置有內(nèi)導(dǎo)體；內(nèi)導(dǎo)體通過內(nèi)支撐桿與收集極上的外鼻錐連接。該方案通過改進相對論速調(diào)管放大器輸出腔結(jié)構(gòu)，能夠降低電子到達(dá)輸出腔間隙時所需要的最低能量，提高相對論速調(diào)管放大器的輸出微波功率和束波轉(zhuǎn)換效率。
【IPC分類】H01J23/38
【公開號】CN204696070
【申請?zhí)枴緾N201520451799
【發(fā)明人】許州, 雷祿容, 黃華, 劉振幫, 何琥, 袁歡, 黃吉金
【申請人】中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月29日