反射型移相器和加速器及其操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微波傳導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域和加速器領(lǐng)域，尤其涉及反射型移相器和加速器及其操作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]移相器是微波應(yīng)用中非常重要的微波器件之一，在雷達(dá)、加速器、通信以及儀器儀表領(lǐng)域中都有很廣泛的應(yīng)用。目前的移相器均是在結(jié)構(gòu)中插入介質(zhì)片、銷釘或鐵氧體等以實現(xiàn)導(dǎo)波系數(shù)的改變，進(jìn)而可以改變微波的下相位。
[0003]移相器是一種能夠改變微波相位的一種移相器，在高功率微波的合成和分配中有獨特的應(yīng)用。相位變化速度越快，系統(tǒng)工作重復(fù)頻率就可以越高。高功率移相器在國外已經(jīng)有所研究，在一些現(xiàn)有技術(shù)中，通過在波導(dǎo)中放置一定幾何尺寸的鐵氧體或鐵電體，通過外圍的高壓外電路來改變鐵氧體或鐵電體的材料參數(shù)進(jìn)而改變相移。這些移相器的設(shè)計對外電路要求比較高，而且如果要實現(xiàn)快速的相移，外加的脈沖電壓通常要幾千伏，同時對脈沖上升沿要求也很高。此外，這些移相器中為了讓微波有很好的傳輸特性通常要在結(jié)構(gòu)中加一些其它的介質(zhì)，所以使得設(shè)計比較復(fù)雜。
[0004]通常的移相器都是雙端口微波元件，微波從一個端口進(jìn)入，從另一個端口傳出。相位的改變通過在傳輸段中加入膜片、鐵氧體等實現(xiàn)。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的這種通過外電路來改變鐵氧體材料參數(shù)的移相器存在以下缺陷:
[0005](I)相移有限:目前文獻(xiàn)中給出的設(shè)計方案，雖然能在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)相位的快速變化，但是相位的變化范圍很小，不能達(dá)到180°相位的變化；
[0006](2)穩(wěn)定性差:現(xiàn)在移相器采用外電路控制的方法，通過改變材料的電參數(shù)或者磁參數(shù)來實現(xiàn)微波相位的改變，這對外電路電壓的穩(wěn)定性要求比較高，目前的設(shè)計大多是在測量結(jié)果中截取效果比較好的一段作為設(shè)計結(jié)果；
[0007](3)材料限制:目前已有的移相器需要在移相器內(nèi)部增加鐵氧體材料或其它材料，增加了設(shè)計難度；
[0008](4)外電路的限制:通過外電路改變材料的參數(shù)進(jìn)而改變相位的大小，外電路的電壓通常要幾千伏，高電壓在應(yīng)用時難度較大。
[0009]對于現(xiàn)有技術(shù)中的方案，從文獻(xiàn)的實驗結(jié)果看，單個移相器還沒有實現(xiàn)180°的變化，主要原因是微波的傳輸受到限制，微波在通過移相器的時候，功率會有所降低，同時也會有部分微波被反射，而且基于鐵氧體的移相器要保證反射小，損耗小，而且還要速度快，這些都是限制的因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提出反射型移相器和加速器及其控制方法，能夠較為方便地實現(xiàn)在移相器的出口處的相鄰的微波脈沖之間具有一個相移。
[0011]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種反射型移相器，包括第一部件和第二部件，所述第一部件具有第一空腔，所述第二部件設(shè)在所述第一空腔內(nèi)，所述移相器被構(gòu)造成微波能夠在其內(nèi)部被反射回，所述第一空腔的第一端口作為其入口和出口；
[0012]所述空腔的內(nèi)壁與第二部件的外壁之間的距離在周向上周期性連續(xù)變化，使得當(dāng)所述第一部件與所述第二部件之間相對轉(zhuǎn)動時，在所述移相器的出口處的相鄰的微波脈沖之間具有一個相移。
[0013]進(jìn)一步地，在所述第一空腔的內(nèi)壁與所述第二部件的外壁之間的距離在周向上以180°為周期連續(xù)性變化。
[0014]進(jìn)一步地，所述相移在0°至180°的范圍內(nèi)。
[0015]進(jìn)一步地，所述第二部件的柱體設(shè)在所述第一空腔內(nèi)，所述第一空腔和所述柱體中的一個的橫截面為圓形且是靜止的，所述第一空腔和所述柱體中的另一個的橫截面與其旋轉(zhuǎn)中心之間的距離在周向上呈周期性連續(xù)變化。
[0016]進(jìn)一步地，所述第一空腔和所述柱體中的所述另一個的橫截面為橢圓、矩形、正三角形或者正多邊形。
[0017]進(jìn)一步地，所述第一部件還設(shè)有第二空腔，所述第二空腔與所述第一空腔的第一端連通，所述第二空腔具有靠近所述第一端口的第一引導(dǎo)部，用于引導(dǎo)所述微波進(jìn)入所述第一空腔內(nèi)。
[0018]進(jìn)一步地，所述第一引導(dǎo)部包括方波導(dǎo)和第一漸變部，所述方波導(dǎo)為截面呈方形的空腔，所述方波導(dǎo)通過所述第一漸變部與所述第一空腔連通。
[0019]進(jìn)一步地，所述第二部件包括第二引導(dǎo)部，所述第二引導(dǎo)部鄰近于所述第一端口，用于將所述微波引導(dǎo)至所述第一空腔和所述第二部件之間的空間。
[0020]進(jìn)一步地，所述第二引導(dǎo)部包括圓柱部和第二漸變部，所述圓柱部通過所述第二漸變部與所述第二部件的所述柱體相連。
[0021]進(jìn)一步地，還包括設(shè)在所述第一端口的環(huán)流器，用于分離進(jìn)入的所述微波和反射出來的所述微波。
[0022]進(jìn)一步地，還包括扼流結(jié)構(gòu)，所述扼流結(jié)構(gòu)設(shè)在所述第一部件與所述第二部件之間且鄰近所述第一空腔的第二端口的位置，用于對進(jìn)入的所述微波進(jìn)行反射。
[0023]另外，本發(fā)明還提供一種包括用于加速加速器中的電子的加速管、上述反射型移相器和驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置用于使得所述第一部件與所述第二部件相對轉(zhuǎn)動。
[0024]進(jìn)一步地，所述加速器包括第一加速管和第二加速管，所述第一加速管位于所述第二加速管的上游，所述反射型移相器設(shè)置在所述第二加速管中。
[0025]另外，本發(fā)明還提供一種用于上述加速器的控制方法，所述第二部件的柱體設(shè)在所述第一空腔內(nèi)，所述第一空腔和所述柱體中的一個的橫截面為圓形且是靜止的，所述第一空腔和所述柱體中的另一個的橫截面為橢圓形，所述控制方法包括:
[0026]以重復(fù)頻率V赫茲向所述加速器內(nèi)發(fā)射微波脈沖；
[0027]所述驅(qū)動裝置驅(qū)動所述第一空腔和所述柱體中的所述另一個以轉(zhuǎn)速η轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)，其中n = 15vm，m為奇數(shù)，I，3，5…，使得當(dāng)每次微波脈沖發(fā)射時，所述橢圓形橫截面的長軸轉(zhuǎn)動至水平或者豎直狀態(tài)，在所述移相器出口處的相鄰的微波之間的相移為180度。
[0028]基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實施例的移相器屬于通過機械方式控制的移相器，通過在第一部件的內(nèi)壁與第二部件的外壁之間的距離被構(gòu)造成在周向上周期性連續(xù)變化，能夠使得微波從入口進(jìn)入第一部件和第二部件之間的間隙后，通過第一部件與第二部件的相對轉(zhuǎn)動改變該間隙的橫截面取向，從而使該微波在進(jìn)入和離開第一端口時的相位具有一相移，這種方式結(jié)構(gòu)簡單，且可控性較強，體現(xiàn)在移相的范圍可以通過改變部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)來控制，移相的速度可以通過改變旋轉(zhuǎn)速度來控制。
【附圖說明】
[0029]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0030]圖1為本發(fā)明移相器的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明的移相器在工作過程中微波相位隨第一部和第二部相對旋轉(zhuǎn)角度變化的曲線示意圖；
[0032]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中移相器的微波狀態(tài)變化示意圖；
[0033]圖4為包括本發(fā)明移相器的加速器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]附圖標(biāo)記說明
[0035]I—第一部件;2—第二部件;3—方波導(dǎo);4 一第一漸變部;5—圓波導(dǎo)；6—圓柱部；7 一第二漸變部;8 —橢圓部;9 一扼流結(jié)構(gòu)；1 —驅(qū)動連接部。
【具體實施方式】
[0036]以下詳細(xì)說明本發(fā)明。在以下段落中，更為詳細(xì)地限定了實施例的不同方面。如此限定的各方面可與任何其他的一個方面或多個方面組合，除非明確指出不可組合。尤其是，被認(rèn)為是優(yōu)選的或有利的任何特征可與其他一個或多個被認(rèn)為是優(yōu)選的或有利的特征。
[0037]本發(fā)明中出現(xiàn)的“第一”、“第二”等用語僅是為了方便描述，以區(qū)分具有相同名稱的不同組成部件，并不表示先后或主次關(guān)系。
[0038]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“內(nèi)”、“外”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明，而不是指示或暗示所指的裝置必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0039]本發(fā)明改變了現(xiàn)有技術(shù)中通過外電路改變鐵氧體材料參數(shù)實現(xiàn)微波移相的方式，提供了一種反射式移相器，如圖1所示，該移相器包括第一部件I和第二部件2，第一部件