[发明专利]级联倍频返波振荡器

说明书

本发明涉及电子技术领域，公开了一种级联倍频返波振荡器。该振荡器包括电子枪、收集极、基波结构、n次谐波结构和电子注通道，电子枪用于发出带状电子注；基波结构和n次谐波结构在电子枪和收集极之间级联，电子注通道贯穿基波结构和n次谐波结构设置，以使电子枪发出的带状电子注依次进入前级的基波结构和后级的n次谐波结构，带状电子注与基波结构的返波同步，基波结构通过带状电子注与返波的相互作用产生基波电磁振荡和谐波电流，与基波结构级联的n次谐波结构与经过基波结构的电子注中对应的谐波电流相互作用，产生相应的谐波振荡。由此，可以实现一种结构简单紧凑、易于加工、可调谐且输出功率足够的级联倍频返波振荡器。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种级联倍频返波振荡器。

背景技术

返波振荡器是一类经典的线性注真空电子器件，它利用慢波结构上传播的返波与电子注的相互作用实现自激电磁振荡。作为一种工作于室温、结构紧凑、能够快速宽频带电子调谐且有足够连续波功率输出的THz辐射源，返波振荡器在THz成像、波谱分析、低背景噪声射电天文观测和星际大气层遥感等领域发挥着重要作用。返波振荡器是目前工作频率最高的真空电子器件。早在20世纪中后期，前苏联的ISTOK就已经成功研制出频率覆盖至1.4THz的OB系列商用返波振荡器，但其输出功率和效率很低，磁聚焦系统很大。近年来，国内外纷纷开展THz返波振荡器的研发，热点集中于“大气窗口”附近，重点则放在提高输出功率和电子效率上。在THz波段，尺寸共渡效应进一步限制了器件输出功率，基于圆形电子注和传统的慢波结构已不能产生出能满足大量工程应用需求的振荡电磁波输出。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种级联倍频返波振荡器，能够解决上述现有技术中的问题。

本发明的技术解决方案：一种级联倍频返波振荡器，该级联倍频返波振荡器包括电子枪、收集极、基波结构、n次谐波结构和电子注通道，其中，

所述电子枪用于发出带状电子注；

所述基波结构和所述n次谐波结构在所述电子枪和所述收集极之间级联，所述电子注通道贯穿所述基波结构和所述n次谐波结构设置，以使所述电子枪发出的带状电子注依次进入前级的基波结构和后级的n次谐波结构，所述带状电子注与所述基波结构的返波同步，所述基波结构通过所述带状电子注与所述返波的相互作用产生基波电磁振荡和谐波电流，与所述基波结构级联的所述n次谐波结构与经过所述基波结构的电子注中对应的谐波电流相互作用，产生相应的谐波振荡。

优选地，所述基波结构和所述n次谐波结构均包括平面格栅慢波结构和输出耦合结构。

优选地，所述平面格栅慢波结构是以下中任意一种：单面栅、对称双栅、交错双栅。

优选地，所述基波结构的几何尺寸大于所述n次谐波结构的几何尺寸。

优选地，所述n次谐波结构的几何尺寸为所述基波结构的几何尺寸的1/n。

优选地，所述电子注通道具有矩形截面。

优选地，所述矩形截面的宽度A大于电子注宽度W，所述矩形截面的高度B大于电子注高度H。

优选地，所述矩形截面的宽度A≤1/2a_M，其中a_M为所述n次谐波结构中的最小栅宽度。

优选地，所述电子枪包括阴极、聚焦极和阳极。

优选地，所述级联倍频返波振荡器设置在真空状态下的密封金属陶瓷封接的管壳中。