[实用新型]一种可调谐多天线轴向输出相对论磁控管

说明书

本实用新型涉及一种可调谐多天线轴向输出相对论磁控管，属于高功率微波技术领域，包括阳极外筒、阳极块、阴极和调谐组件，且阳极块包括多个扇形叶片和多个重入谐振腔，所述调谐组件包括调节盘、调谐螺杆和多个活动鼻锥，所述活动鼻锥的首端与调节盘连接，其末端嵌入重入谐振腔内部，所述重入谐振腔内部设有固定鼻锥，所述固定鼻锥与活动鼻锥的末端之间留有间隙以形成鼻锥间隙，所述调谐螺杆推动调节盘滑动以改变鼻锥间隙的轴向长度，本实用新型充分利用了磁控管的内部空间，不增加系统横向尺寸及磁体空间，提高了系统的轻小型化水平，可以在较宽调谐频率范围内保持较高的转换效率，适用于结构紧凑且频率可调轴向输出高功率微波系统之中。

技术领域

本实用新型属于高功率微波技术领域，具体地说涉及一种可调谐多天线轴向输出相对论磁控管。

背景技术

上世纪七十年代，随着脉冲功率技术和等离子体物理的发展以及高功率微波在定向能武器、粒子加速、短脉冲雷达等领域的潜在应用，高功率微波技术迅速发展起来，先后出现了多种不同类型的高功率微波源，主要有：相对论磁控管、相对论速调管、回旋管、虚阴极振荡器、磁绝缘线振荡器、相对论返波管等。由于高功率微波一般是利用强流相对论电子束与高功率微波器件的高频结构相互作用而产生的，因此，高功率微波器件是整个高功率微波源系统中的关键部件之一，其性能优劣将直接影响着整个高功率微波系统的最终表现。

很多应用场合要求高功率微波源尽量提高转换效率、缩小系统的体积和重量；同时，在一些预警雷达系统中，由于抗干扰的需要，要求微波源具有较宽的工作带宽。因此，为了适应宽频率范围内的实际应用需求，发展轻小型化可调谐高功率微波器件是高功率微波技术的一大重要发展趋势。相对论磁控管因具有高效、结构紧凑等优点，成为了最具有应用前景的轻小型化高功率微波器件之一。同时，频率可调谐是相对论磁控管的另一大突出优势，其单管的调谐范围可以达到35％，这使得相对论磁控管(Relativistic Magnetron，简称RM)成为了可调谐轻小型化高功率微波器件的首选。目前，可调谐RM通常采用的是在径向输出RM和衍射输出RM中通过改变慢波结构腔体的径向或轴向尺寸的办法来实现调谐的。对于径向调谐方式，具有以下缺点：(a)径向调节结构增大了系统横向尺寸且可能挤占磁体空间，不利于系统轻小型化设计；(b)要实现对所有谐振腔径向尺寸的同步精密调节要求机械调节结构有较高的控制精度，系统比较复杂。(c)在现在主要的高效RM轴向输出结构(如衍射输出结构或全腔输出结构)中采用径向调谐振谐振腔，较难实现较高的束波转换效率，这就限制了高功率微波源的系统效率进而限制了其轻小型化水平。对于轴向调谐方式，如在谐振腔内填充调谐金属杆或者介质等调谐方式，由于调谐范围较窄或者功率容量限制等原因，实用化价值亦不高。因此，基于上述技术所存在的不利之处，需要提出新的调谐结构来提高可调谐RM的输出性能及轻小型化水平。

实用新型内容

发明人在长期实践中发现：早期径向RM的提取方式破坏了器件阳极角向对称性而使得转换效率降低，同时，由于输出波导需要从径向引出，大大增加了励磁系统的设计难度以及体积和重量，不利于系统的轻小型化设计。与传统径向提取结构RM相比，轴向衍射输出RM由于其不会破坏阳极谐振腔的角向对称性使得可以实现较高的束波转换效率和更紧凑的磁体布局。但是，为了保证高效输出，轴向衍射输出RM的谐振腔半径需要沿轴向渐变扩大到输出波导半径，使谐振腔内产生的高功率微波通过轴向的喇叭天线提取并辐射出去，而其输出波导半径必须大于输出模式在工作频率的截止半径，导致输出结构横向及纵向尺寸均较大，不利于实现器件的小型化设计。

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种高效、紧凑的可调谐多天线轴向输出相对论磁控管，以实现缩减可调谐振RM器件体积、减小磁体体积重量、实现系统轻小型化的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：