鐵氧體型移相器和加速器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微波和加速器領(lǐng)域，尤其涉及一種鐵氧體型移相器和具有該移相器的加速器。
【背景技術(shù)】
[0002]移相器作為微波系統(tǒng)中重要的器件之一，一直發(fā)揮著重要的作用。傳統(tǒng)移相器多為機(jī)械結(jié)構(gòu)，采用手動或者電機(jī)驅(qū)動，在加速器相位控制中運(yùn)用極為不便。隨著微波鐵氧體技術(shù)的發(fā)展，鐵氧體良好的旋磁特性使其得到廣泛應(yīng)用，鐵氧體器件也迅速發(fā)展，根據(jù)鐵氧體特性研制的鐵氧體型移相器，實(shí)現(xiàn)了移相器從機(jī)械式到電控式的進(jìn)步，其基本原理是，采用外加的磁場來改變鐵氧體的導(dǎo)磁率，并利用鐵氧體的旋磁特性，使得在矩形波導(dǎo)中傳播的微波發(fā)生相位改變。當(dāng)前在國內(nèi)，鐵氧體型移相器一直作為相控陣?yán)走_(dá)的支撐性器件在研究，也取得了一定的成績。
[0003]但隨著加速器技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，對于移相器功率和移相器相位變化速度的要求越來越高，傳統(tǒng)的鐵氧體型移相器已經(jīng)很難滿足新的需求。美國費(fèi)米實(shí)驗室在研究超導(dǎo)直線加速器時發(fā)現(xiàn)，利用更快速的移相器可以大大減少速調(diào)管的數(shù)目。在加速器中，給一個多腔的加速器提供微波需要多個速調(diào)管，但如果配置能快速移相的移相器，僅使用一個速調(diào)管，就能實(shí)現(xiàn)對多個腔室射頻功率的相位和量級的正交控制，從而大大減少速調(diào)管的數(shù)目。隨著電子加速領(lǐng)域工程上的需要，可調(diào)能量加速器、雙能電子加速器等設(shè)備都需要在毫秒量級能夠?qū)崿F(xiàn)更大角度移相的移相器。
[0004]目前，根據(jù)已有的實(shí)驗表明，現(xiàn)有移相器的散射參數(shù)S21測量結(jié)果普遍不好，很難保證微波有好的傳輸效果，現(xiàn)有的快速移相器的相位的變化范圍都很小，相位變化角度較小，費(fèi)米實(shí)驗室提出的移相器也只能實(shí)現(xiàn)80°的相位變化，無法實(shí)現(xiàn)更大角度的相位快速變化。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型目的在于提供一種鐵氧體型移相器和加速器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中移相器的相位角度變化較小的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種移相器，包括波導(dǎo)、鐵氧體條、第一線圈、第二線圈、第一功率源和第二功率源，其中所述鐵氧體條設(shè)置于所述波導(dǎo)內(nèi)，所述第一功率源用于向所述第一線圈提供直流電壓以產(chǎn)生恒定磁場，所述第二功率源用于向所述第二線圈提供脈沖電壓以產(chǎn)生脈沖磁場，所述恒定磁場與所述脈沖磁場相互疊加形成復(fù)合磁場，所述復(fù)合磁場被施加于所述鐵氧體條，以使經(jīng)過所述波導(dǎo)的微波發(fā)生相位變化。
[0007]進(jìn)一步地，所述鐵氧體條設(shè)在所述波導(dǎo)的內(nèi)壁上。
[0008]進(jìn)一步地，兩個所述鐵氧體條被相對地設(shè)在所述波導(dǎo)的內(nèi)壁上。
[0009]進(jìn)一步地，所述鐵氧體條的端部具有微波引導(dǎo)部，用于引導(dǎo)所述微波進(jìn)入所述波
B
寸ο
[0010]進(jìn)一步地，所述微波引導(dǎo)部為楔形面。
[0011]進(jìn)一步地，所述鐵氧體條是細(xì)長的，所述鐵氧體條的縱向方向與所述微波的傳播方向一致。
[0012]進(jìn)一步地，所述鐵氧體條由釔鐵石榴石鐵氧體制成。
[0013]進(jìn)一步地，所述脈沖電壓為方波電壓。
[0014]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型還提供了一種加速器，包括上述的移相器。
[0015]另外，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前端，用于加速加速器中的電子，所述移相器設(shè)置在所述第二加速管中，用于改變進(jìn)入所述第二加速管中的微波的相位。
[0016]基于上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型通過設(shè)置兩個線圈，對應(yīng)兩個功率源，并且兩個功率源分別提供直流電壓和脈沖電壓，使得鐵氧體條能夠接收兩種電壓的疊加，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的復(fù)合磁場，避免由于磁場產(chǎn)生尖銳的波動點(diǎn)而造成微波傳輸?shù)膿p失。這種結(jié)構(gòu)的移相器，通過調(diào)整電壓能夠?qū)崿F(xiàn)180°的相位變化。
【附圖說明】
[0017]此處所說明的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0018]圖1為本實(shí)用新型鐵氧體型移相器一個實(shí)施例的橫截面剖視圖。
[0019]圖2為本實(shí)用新型鐵氧體型移相器一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:卜波導(dǎo)，n-入口，12-出口，2-鐵氧體條，21-楔形面，3-第一線圈，4-第二線圈。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0022]在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“橫向”、“縱向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”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實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件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實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制。
[0023]對于可調(diào)能量加速器、雙能電子加速器等設(shè)備對移相器提出的更大角度相位變化的需求，發(fā)明人認(rèn)為，要設(shè)計滿足這種需求的移相器，主要從材料特性、幾何結(jié)構(gòu)和外電路匹配三個方面入手:第一，材料特性，主要指鐵氧體模塊在特定工程環(huán)境中的最佳參數(shù)配置，這一點(diǎn)需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行探索和計算;第二，從幾何結(jié)構(gòu)上來講，當(dāng)前的移相器設(shè)有波導(dǎo)，需要考慮鐵氧體模塊的尺寸、放置方式以及在磁場中的放置方向等因素;第三，夕卜電路匹配，這很大程度是對電感和功率源的需求，移相要求越大，對于功率源的要求也就越大。
[0024]綜合考慮以上三種因素，發(fā)明人提出一種鐵氧體型移相器，如圖1示出了該移相器的橫截面視圖，該移相器包括波導(dǎo)1、鐵氧體條2、第一線圈3、第二線圈4、第一功率源和第二功率源，其中所述鐵氧體條2設(shè)置于所述波導(dǎo)I的空腔中，所述第一功率源用于向所述第一線圈3提供直流電壓以產(chǎn)生恒定磁場，所述第二功率源用于向所述第二線圈4提供脈沖電壓以產(chǎn)生脈沖磁場，所述恒定磁場與所述脈沖磁場相互疊加形成復(fù)合磁場，所述復(fù)合磁場被施加于鐵氧體條2，以使經(jīng)過所述波導(dǎo)I內(nèi)的微波發(fā)生相位變化。
[0025]通過設(shè)置兩個線圈，對應(yīng)兩個功率源，并且兩個功率源分別提供直流電壓和脈沖電壓，使得鐵氧體能夠接收兩種電壓的疊加，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的復(fù)合磁場，避免由于磁場產(chǎn)生尖銳的波動點(diǎn)而造成微波傳輸?shù)膿p失。這種結(jié)構(gòu)的移相器，通過調(diào)整電壓能夠?qū)崿F(xiàn)180°的相位變化。
[0026]另外，波導(dǎo)I的具體類型可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，比如可以選用BJ84波導(dǎo)。波導(dǎo)的高度和寬度在一定