[发明专利]一种具有高电子束流通率的回旋行波管输入耦合器

说明书

该发明公开了一种具有高电子束流通率的回旋行波管输入耦合器，涉及微波、毫米波器件技术领域。本发明在传统的回旋行波管输入耦合器的基础上，引入一种电子注/微波通道结构。传统输入耦合器的截止圆波导半径是输入耦合器圆波导半径的0.7倍左右，本发明中的截止波导被三个级联的反射圆柱谐振腔替换，圆柱谐振腔间的传输波导半径与输入圆波导相同，故电子注的通道较传统的输入耦合器大，电子注流通率更高，这样就可以避免电子束的流通性变差和过渡段烧毁。级联的反射圆柱腔体设置一定的厚度加载衰减材料，用来衰减TE01模的竞争模式，在通过优化圆柱谐振腔尺寸可以实现TE01模的全反射，提高输出圆波导TE01模的含量和纯度，能够有效的拓展工作频带。

技术领域

本发明涉及微波、毫米波器件技术领域，具体来说是一种具有高电子束流通率的回旋行波管输入耦合器。

背景技术

回旋行波管是一种重要的微波毫米波信号放大器，它采用快波横向换能的工作方式，相比传统的电真空器件，不仅具有高功率和高频率的优点，并且在工作带宽方面与速调管、振荡管等器件相比具有较大的优势，在毫米波成像雷达，毫米波通信系统以及电子战等领域有着十分重要的应用前景，因此在国际上备受重视。

输入耦合器是回旋行波管的核心部件之一。输入耦合器是完成输入信号模式变换并对回旋电子进行能量或速度调制的高频器件，与电子注的群聚状态密切相关，它的性能直接影响回旋行波管整管的性能。回旋行波管的输入耦合器为三端口器件，包括一个输入矩形端口和两个输出圆波导端口，其中一个输出端口通过过渡段与回旋行波管的电子枪区相连接，另一个输出端口直接与回旋行波管高频互作用段相连接。对于传统的回旋行波管输入耦合器，为了提高模式转换效率，同时防止输入的电磁波向电子枪区传播，进而影响回旋行波管的稳定性，通常在输入耦合器与过渡段间设置一段对工作模式截止的截止波导。但是截止波导的半径通常只有输入耦合器圆波导半径的0.7倍左右，电子束通过截止段时，有相当部分的电子束就会被截止段截获，造成电子束的流通性变差。此外，在高占空比或者连续波状态下，这部分被截获的电子束由于携带的能量较高，很容易造成过渡段的烧毁。本发明正是基于此种背景下提出了一种新型的高电子束流通的输入耦合器结构。

发明内容

为了解决回旋行波管传统的输入耦合器电子束流通以及过渡段烧毁问题，本发明提出一种具有高电子束流通率的回旋行波管输入耦合器结构。

本发明在传统的回旋行波管输入耦合器的基础上，引入一种电子注/微波通道结构。传统输入耦合器的截止圆波导半径是输入耦合器圆波导半径的0.7倍左右，本发明中的截止波导被三个级联的反射圆柱谐振腔替换，圆柱谐振腔间的传输波导半径与输入圆波导相同，故电子注的通道较传统的输入耦合器大，电子注流通率更高，这样就可以避免电子束的流通性变差和过渡段烧毁。级联的反射圆柱腔体设置一定的厚度加载衰减材料，用来衰减TE01模的竞争模式，在通过优化圆柱谐振腔尺寸可以实现TE01模的全反射，提高输出圆波导TE01模的含量和纯度，能够有效的拓展工作频带。

本发明技术方案为一种具有高电子束流通率的回旋行波管输入耦合器，该耦合器包括：输入矩形波导(1)、输出圆波导(4)、同轴谐振圆波导(2)、三级级联圆形反射波导(5)；所述输入矩形波导设置于同轴谐振圆波导的外侧壁；所述三级级联圆形反射波导包括间隔设置的第一级圆形反射波导，第二级圆形反射波导，第三级圆形反射波导，第一级到第三级圆形反射波导的内腔半径长度均相同；所述输出圆波导(4)、同轴谐振圆波导(2)、三级级联圆形反射波导共轴线；所述输出圆波导外壁依次设置同轴谐振圆波导(2)、第一级圆形反射波导，第二级圆形反射波导，第三级圆形反射波导，输出圆波导末端凸出于第三级圆形反射波导；输出圆波导位于同轴谐振圆波导腔体内的外壁上开设有矩形耦合缝隙；输出圆波导的腔体与三级级联圆形反射波导的各级腔体完全连通；所述同轴谐振圆波导(2)紧贴于第一级圆形反射波导。