[发明专利]回旋扩展互作用速调管放大器

说明书

技术领域

本发明涉及高功率微波、毫米波源技术。

背景技术

回旋速调管放大器具有高功率、高效率、工作稳定、一定带宽、适合毫米波波段工作等特点，在军事上有诱人的应用前景。

传统回旋速调管的互作用高频结构是由多个（至少两个）彼此分离的谐振腔（第一腔为输入腔，最后一腔为输出腔）组成，其间有供电子注通过而对工作模式截止的漂移管。其工作原理是通过电子光学系统产生回旋电子束，回旋电子束与谐振腔中的电磁场作用，由于相对论质量效应而产生角向群聚，进而实现横向换能，使输入的微波、毫米波信号得到放大，最后由输出腔输出。

由于回旋速调管是微波、毫米波放大器，其输出频率必须与输入频率一致，因此回旋电子束在各谐振腔中不能产生自激振荡，自激振荡将导致输出频率与自激振荡的频率（也就是谐振腔的谐振频率）相同，无法实现输入信号放大。由于漂移段对工作模式截止，各谐振腔中又不能产生自激振荡，因而在每个谐振腔中回旋电子束能激发形成的电磁场的强度有限。回旋电子束形成角向群聚的能力与电磁场的强度成正比，因而每个谐振腔中能形成角向群聚的能力也有限，导致每个谐振腔能提供的增益也有限，只有当形成了较强角向群聚后才能获得激发获得强电磁场。理论研究结果表明，除了输出腔以外的每个谐振腔能提供的增益不超过18dB（T.M.Tran,B.G.Danly,K.E.Kreischer,J.B.Schutkeker,and R.J.Temkin.Optimization of gyroklystron efficiency.Physics of Fluids,29(4),1986:1274-1281），如两腔回旋速调管放大器最大增益不超过18dB，三腔回旋速调管放大器最大增益不超过36dB。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有较高增益性能的回旋扩展互作用速调管放大器。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，回旋扩展互作用速调管放大器，包括输入腔和输出腔，其特征在于，输入腔和输出腔之间径向设置有扩展隔离段，所述扩展隔离段上设置有扩展孔和漂移段；扩展孔和漂移段皆为通孔，扩展孔为扇形孔，漂移段为圆形孔，扩展孔的内半径大于漂移段的半径，扩展孔与漂移段相平行。

进一步的，所述扩展隔离段至少为两个，相邻两个扩展隔离段之间为群聚腔。输入腔、输出腔和漂移段为共轴。

本发明采用扩展孔将传统回旋速调管中的每个谐振腔相连接，并且电磁场可以通过扩展孔传输。其优点是可以将输出腔中形成强电磁场通过扩展孔传输至其它谐振腔，使其它谐振腔在不产生自激振荡的情况下获得强电磁场，而谐振腔中的强电磁场将提高谐振腔中回旋电子束形成角向群聚的能力，提高每个谐振腔能提供的增益，因而两腔回旋扩展互作用速调管放大器最大增益可大于18dB(可高达30dB)，三腔回旋速调管最大增益可大于36dB(可高达60dB)。

附图说明

图1为回旋扩展互作用速调管高频结构示意图。图中，1电子束通道，2输入腔，3第一漂移段，4群聚腔，5第二漂移段，6输出腔，7输出渐变波导，8输出均匀波导，9第一扩展孔，10第二扩展孔。

图2为图1沿A-A方向截面示意图。

具体实施方式

如图1所示，回旋扩展互作用速调管由电子束通道1，输入腔2，第一漂移段3，群聚腔4，第二漂移段5，输出腔6，输出渐变波导7，输出均匀波导8，第一扩展孔9，第二扩展孔10多部分构成，电子束通道1与输入腔2连接，输入腔2与第一漂移段3连接，第一漂移段3与群聚腔4连接，群聚腔4与第二漂移段5连接，第二漂移段5与输出腔6连接，输出腔6与输出渐变波导7连接，输出渐变波导7与输出均匀波导8连接，输入腔2右侧波导壁与群聚腔4左侧波导壁通过第一扩展孔9导通，群聚腔4右侧波导壁与输出腔6左侧波导壁通过第二扩展孔10导通。其中，根据实际需要群聚腔可以为零个或多个，在腔与腔之间的扩展孔可以为一个或多个。

可以通过下述方式确定各部分尺寸：根据回旋扩展互作用速调管的性能要求选取工作模式，针对该模式计算输入腔2，群聚腔4与输出腔6的半径与长度。根据输入腔2，群聚腔4与输出腔6的半径设置第一漂移段3与第二漂移段5的半径使工作模式在第一漂移段3与第二漂移段5中截止。根据输入腔2与群聚腔4的半径设置第一扩展孔9的外半径，根据群聚腔4与输出腔6的半径设置第一扩展孔10的外半径，根据第一漂移段3的半径设置第一扩展孔9的内半径，根据第二漂移段5的半径设置第二扩展孔10的内半径，根据电磁场强度的扩展需要设置第一扩展孔9与第二扩展孔10的弧度。

更具体的实施例：