[发明专利]一种利用磁体尾场的相对论返波振荡器

说明书

本发明公开了一种利用磁体尾场的相对论返波振荡器，解决了现有磁体系统的尺寸过大、重量过重，不利于器件实现小型化的问题，包括在器件的外筒内设置的阴极和慢波结构，所述阴极与外筒共轴，其特征在于所述慢波结构包括沿套筒轴线方向依次设置的基模结构和过模结构，所述过模结构利用磁体的末端引导磁场，对基模结构产生的高功率微波进行放大。本发明采用上述结构的相对论返波振荡器，能够充分利用引导磁场的尾场来实现高功率微波的产生，器件系统的整体结构更加紧凑，更利于器件系统的小型化发展。

技术领域

本发明属于高功率微波器件技术领域，具体涉及一种慢波结构由基模结构和过模结构构成，并且利用磁体尾场的相对论返波振荡器。

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，在多个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。

到目前为止，高功率微波的发展已经走过了单一功率追求的单纯性新概念探索的阶段，研究重点已经转移到与高功率微波实际应用有关的更为细致的技术上。其中，提高高功率微波源系统产生效率和单脉冲能量、系统小型化、集成化设计以及发展智能型高功率微波装置是目前高功率微波源技术的主要研究内容。高功率微波器件的进一步实用化是小型化。

磁体系统是器件系统中重量、体积占比最大的部件。如图1所示，一般相对论返波振荡器整体都置于磁体的均匀磁场区，为减小器件系统的整体尺寸、重量，实现器件系统小型化，一种可行的方法是充分利用引导磁场的尾场来实现高功率微波的产生。

发明内容

本发明公开了一种利用磁体尾场的相对论返波振荡器，解决了现有磁体系统的尺寸过大、重量过重，不利于器件实现小型化的问题。通过利用引导磁场的尾场来实现高功率微波的产生，器件系统的整体结构更加紧凑，更利于器件系统的小型化发展。

本发明为实现上述目的，主要通过以下技术方案实现：

一种利用磁体尾场的相对论返波振荡器，包括在器件的外筒内设置的阴极和慢波结构，所述阴极与外筒共轴，其特征在于所述慢波结构包括沿套筒轴线方向依次设置的基模结构和过模结构，所述过模结构利用磁体的末端引导磁场，对基模结构产生的高功率微波进行放大。

在上述技术方案中，所述基模结构包括前反射腔、慢波结构及后反射腔。

在上述技术方案中，基模结构前反射腔在靠近阴极的基模结构一端上设置，用于对进入基模结构进行束波互作用的强流电子束进行预调制，基模结构后反射腔位于基模结构与过模结构之间，增强微波反射，提高束波互作用强度。

在上述技术方案中，所述过模结构的内径沿套筒轴线方向逐渐放大。

在上述技术方案中，所述基模结构和过模结构之间设置有波纹波导结构。

在上述技术方案中，所述器件电子束传输末端具有收集极和波纹喇叭结构。

由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益技术效果：

本发明器件中的过模结构利用磁体的末端引导磁场，减小器件的轴向尺寸且相应减小磁体尺寸和重量，进而器件的整体尺寸与现有的相对论返波振荡器相比更加小，重量更加轻便，器件系统的整体结构更加紧凑，有利于器件系统的小型化发展。