[发明专利]一种跨X、Ka波段频率可调相对论返波振荡器

说明书

本发明涉及高功率微波技术领域的微波源器件，尤其是一种跨X、Ka波段频率可调相对论返波振荡器；由内外两套电磁结构组成，外部电磁结构包括外阴极座、外阴极、阳极外筒、外截止颈、第一外慢波结构、第二外慢波结构、隔离段、内导体、外调制腔、提取腔、外锥形波导、外微波输出口、第一支撑杆、第二支撑杆、螺线管磁场；内部电磁结构包括内阴极座、内阴极、阳极内筒、内截止颈、前置反射腔、第一内慢波结构、第二内慢波结构、内调制腔、内锥形波导、内微波输出口，整个结构关于中心轴线旋转对称；本发明仅通过调节内、外阴极与截止颈之间的距离，即可实现跨波段微波输出，调节方式简单易行。

技术领域

本发明涉及高功率微波技术领域的微波源器件，尤其是一种跨X、Ka波段频率可调相对论返波振荡器(Relativistic Backward-Wave Oscillator，简称为RBWO)。

背景技术

高功率微波通常是指功率大于100MW、频率介于0.1GHz～100GHz的电磁波。高功率微波源是指用于产生高功率微波的相对论电真空器件，这类器件中的绝大多数是由强流相对论电子束驱动的。近二十年来，受到高能射频加速器、等离子体热核聚变、定向能武器、高功率雷达、天地功率传送等应用的牵引，高功率微波源技术得到了迅速发展。

频率可调谐是高功率微波源的重要发展方向之一，在工业和国防领域具有重要的应用价值。高功率微波源的频率调谐方式主要包括电调谐、机械调谐两种方式。电调谐指通过改变外加电压、导引磁场的大小实现工作频率调谐，在磁控管、回旋管等器件中应用较多。机械调谐指通过改变器件电动力学结构实现工作频率调谐，在RBWO中应用较多。RBWO是一种基于切伦科夫辐射机制且发展较为成熟的高功率微波源，其利用强流相对论电子束与慢波结构中的返向空间谐波相互作用，产生自激振荡，形成相干微波辐射，具有高功率、高效率以及适合重频运行等特点，受到了广泛重视。

Pf²因子(微波功率P与微波频率f平方的乘积)是评价高功率微波源性能的重要指标之一，其正比于微波信号经天线辐射后作用在目标上的功率密度。因此，高功率微波技术进一步发展和应用对高功率微波源输出微波的功率和频率提出了更高要求。特别是在单个高功率微波输出微波功率存在物理极限的情况下，发展高频段是重要发展方向。Ka波段(26.5GHz-40GHz)微波在雷达、通信、遥感、辐射测量等方面有着可观的应用前景，成为高功率微波领域新的研究热点。因此，开展Ka波段RBWO研究具有重要的实用价值。