[发明专利]一种L波段可调谐无磁场高功率微波器件

说明书

技术领域

本发明涉及高功率微波器件技术领域，具体涉及一种L波段可调谐无磁场高功率微波器件。

背景技术

高功率微波(HPM)一般是指峰值功率在100MW以上、工作频率为1～300GHz范围内的电磁波。高功率微波技术和微波器件的研究与发展已有30多年的历史，近几年来，随着脉冲功率技术和等离子体物理的不断发展，高功率微波技术发展迅速，尤其是在高功率微波源的研制方面取得了极大的进展。到目前为止，其功率水平相比普通微波源已提高了几个量级，在电子对抗、雷达、微波离子加速器、微波加热等军用、民用和科学领域得到广泛的应用，从而也使高功率微波成为一门新技术，它借助于现代强相对论电子束技术的巨大功率和能量储备能力正向着更短波长和超高功率的方向发展。高功率微波器件的进一步实用化是小型化及应对多重效应目标。因此摆脱高功率微波器件的引导磁场系统以及器件可调谐是高功率微波器件应用发展的主要方向。

磁绝缘线振荡器为同轴正交场器件，可以依靠自身强流电子束产生的磁场产生磁绝缘效应，在磁绝缘磁场引导下强流电子束与慢波结构互作用下产生高功率微波。磁绝缘线振荡器工作原理为器件左端接高压脉冲源，在强电场的作用下，电子以爆炸发射的方式从阴极的侧面径向。打到阴极负载上的电子通过支撑杆(连接阴极负载与圆波导套筒的金属杆)流向阳极，形成磁绝缘电流。该电流产生一个与径向电场正交的角向磁场。慢波结构区的电子在正交的电磁场作用下沿轴向漂移。电子束发射区径向对应的阳极结构为同轴盘荷加载慢波结构，当电子束速度与慢波结构中最低本征模TM₀₁模相速度接近时形成束波谐振，电子的势能转换为场的能量，形成了强烈的轮辐，产生高功率微波。

磁绝缘线振荡器中，输出高功率微波频率与慢波结构周期长度有很强的关联度，通过改变慢波结构周期长度可以调节微波输出频率。磁绝缘线振荡器中的慢波结构由带有中心孔的盘荷波导组成。本发明的优点在于：利用带有中心孔盘荷波导周期均匀可调发明技术，可以实现一种L波段磁绝缘线振荡器频率在线、远程可调，单一磁绝缘线振荡器可依次实现不同频率的高功率微波输出。

发明内容

作为各种广泛且细致的研究和实验的结果，本发明的发明人已经发现，通过对磁绝缘线振荡器中慢波结构周期的均匀调节，可以实现一种L波段无磁场高功率微波器件微波频率的调节，实现不同频率的高功率微波输出。基于这种发现，完成了本发明。

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种L波段可调谐无磁场高功率微波器件，包括：

圆波导套筒，其内表面设置有与圆波导套筒轴线平行的卡槽；

同轴主慢波结构，其为多个具有中心孔的盘荷波导盘片，其包括从左到右依次设置在所述圆波导套筒内的微波厄流叶片、束波互作用叶片Ⅰ、束波互作用叶片Ⅱ、束波互作用叶片Ⅲ、束波互作用叶片Ⅳ和提取叶片；所述同轴主慢波结构与所述圆波导套筒同轴设置；所述同轴主慢波结构上均设置有与所述卡槽相匹配的卡扣；所述微波厄流叶片和提取叶片分别与所述圆波导套筒固定连接；

调节机构，其设置在圆波导套筒内；所述调节机构为一螺杆，所述螺杆的一端通过第一轴承与所述圆波导套筒连接；所述螺杆的另一端通过第二轴承与所述提取叶片连接；所述束波互作用叶片Ⅰ、束波互作用叶片Ⅱ、束波互作用叶片Ⅲ、束波互作用叶片Ⅳ分别与所述螺杆螺纹连接；

径向发射阴极，其中心对称轴线与圆波导套筒的中心轴线重合，并位于所述多个具有中心孔的盘荷波导盘片的中心孔内；

阴极负载，其中心对称轴线与圆波导套筒的中心轴线重合并位于其右端。

优选的是，所述阴极的发射材料为平绒，发射电流强度为40kA，阴极发射直径为130mm，长度为175mm。

优选的是，所述阴极负载的内外直径分别为160mm和176mm；所述阴极端面与阴极负载内部端面之间的距离为24mm。

优选的是，所述提取叶片的内外直径分别为220mm和275mm，厚度为5mm；所述微波厄流片的内外直径分别为184mm和275mm，厚度为5mm；所述束波互作用叶片Ⅰ与束波互作用叶片Ⅱ的内外直径分别为184mm和275mm，厚度为5mm；所述束波互作用叶片Ⅲ与束波互作用叶片Ⅳ的内外直径分别为200mm和275mm，厚度为5mm。

优选的是，所述微波厄流叶片与提取叶片之间的距离为183mm；所述提取叶片的端面与阴极负载的端面之间的距离为36mm。