[发明专利]一种耦合腔多注行波管慢波系统

说明书

技术领域

本发明涉及微波真空电子器件领域，具体涉及一种耦合腔多注行波管慢波系统。

背景技术

行波管作为真空微波功率放大器件，具有频带宽、增益大、效率高、输出功率大等优点，在各类军用微波发射机中有着广泛的应用，被誉为武器装备的“心脏”。行波管根据其慢波结构可分为螺旋线行波管、耦合腔行波管等。多注耦合腔行波管是近年来发展起来的一种新型行波管，与单注行波管相比，其工作电压要远小于单注行波管，而由于行波管的管长与工作电压的大小成正比，多注行波管的管长相应的比单注行波管要小得多，从而有利于行波管的小型化，能够极大的扩大行波管的应用领域。

所述的这种耦合腔多注行波管慢波系统，由极靴和铜环连接的耦合腔连接构成，极靴和铜环交替排列，在极靴和铜环中心设有多个电子注通道，在极靴和铜环上各设有一个耦合槽，极靴和铜环上的耦合槽相互错开成180度排列；耦合腔多注行波管慢波结构上设置吸收器，同时在与输入耦合装置及输出耦合装置连接后，构成耦合腔多注行波管的慢波系统。

多注行波管电子枪发射具有一定速度的电子注注入慢波系统中，与由微波输入系统耦合到慢波系统中的微波信号在慢波系统中相互作用。当电子注的运动速度与微波相速(等相位面的传播速度)同步时，这种互作用就会发生；当电子注的运动速度略大于微波的相速时，互作用的结果是电子注的动能部分转化为微波能量，从而使电子注的速度减小而微波能量得到放大即微波信号得到正的增益。

耦合腔多注行波管慢波系统的功能示意图如图1所示；包含驱动段(也称激励段)和输出段，在两段之间用吸收器隔开。吸收器的作用是吸收反向传输的功率，从而消除返波振荡使管子能够稳定工作。一般当管子的增益在30dB以下时，驱动段仅仅包含输入段；当管子的增益在30dB及以上时，驱动段又分为两段，即输入段和中间段，输入段和中间段之间也用吸收器隔开，吸收器的作用也是消除返波振荡。输出段一般包含三部分即初始相速段，第一相速跳变段，第二相速跳变段。

耦合腔多注行波管在增益为30dB及以上时，会出现整个行波管的增益起伏较大的缺点。如图2为某耦合腔多注行波管的测试数据；由图中可以看出，多注行波管增益呈工作频段中间高，两边逐渐变低的趋势；增益波动近6dB，而行波管使用时增益起伏应在±1dB的范围内。增益起伏过大，行波管的应用会受到很大的限制。为克服增益起伏，目前的做法是在多注行波管慢波系统上增加均衡装置，这就导致了整个多注行波管慢波系统的长度极大的增加，从而不利于多注行波管的小型化，限制了多注行波管的生产制作与应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不需额外增加增益均衡装置就能达到增益起伏要求、小型化的大功率耦合腔多注行波管慢波系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

所述耦合腔多注行波管慢波系统，由极靴和铜环连接构成的耦合腔链、与所述耦合腔链一侧连接的输入耦合装置、与所述耦合腔链另一侧连接的输出耦合装置及设于耦合腔链中部的吸收器构成，所述极靴和铜环交替排列，在极靴和铜环中心设有多个电子注通道，在每个极靴和铜环上均设有一个耦合槽，所述极靴和铜环上的耦合槽相互错开呈180度排列；所述耦合腔链分为输入段和输出段，所述吸收器设于输入段及输出段之间；作为输入段的耦合腔链由径向尺寸不同的铜环Ⅰ、铜环Ⅱ、铜环Ⅲ与极靴Ⅰ连接的耦合腔构成；作为输出段的耦合腔链由径向尺寸不同的极靴Ⅰ、极靴Ⅱ与铜环Ⅰ连接的耦合腔构成；在所述吸收器的两侧分别设有极靴Ⅲ，位于所述吸收器一侧的极靴Ⅲ与输入段连接，位于另一侧的极靴Ⅲ与输出段连接；所述极靴Ⅲ的径向尺寸不同于所述极靴Ⅰ及极靴Ⅱ。

所述输入段由铜环Ⅰ与极靴Ⅰ连接构成八个耦合腔Ⅰ；由铜环Ⅱ与极靴Ⅰ连接构成六个耦合腔Ⅱ；由铜环Ⅲ与极靴Ⅰ连接构成两个耦合腔Ⅲ。

所述输入段由铜环Ⅰ与极靴Ⅰ连接构成的八个耦合腔Ⅰ作为低频输入端，由铜环Ⅱ与极靴Ⅰ连接构成的六个耦合腔Ⅱ及由铜环Ⅲ与极靴Ⅰ连接构成的两个耦合腔Ⅲ作为高频输入端。

所述输出段由极靴Ⅰ与铜环Ⅰ连接构成十六个耦合腔Ⅳ，由极靴Ⅱ与铜环Ⅰ连接构成六个耦合腔Ⅴ。

所述输出段由极靴Ⅰ与铜环Ⅰ连接的十六个耦合腔Ⅳ构成初始相速跳变段；由极靴Ⅱ与铜环Ⅰ连接的六个耦合腔Ⅴ构成第一相速跳变段。

所述铜环Ⅲ及极靴Ⅲ的径向尺寸由多注耦合腔行波管慢波系统的电压驻波比决定。