[发明专利]一种高效高功率微波器件

说明书

本发明公开了一种高效高功率微波器件，包括外套筒，外套筒内设置高频结构；高频结构沿电子束传输方向依次设置相位调节区、束波互作用区和微波反射区；相位调节区设置剖面为矩形的相位调节腔，束波互作用区和微波反射区设置剖面为梯形的束波互作用腔、微波反射腔；外套筒外设置引导磁场，使环形电子束打在束波互作用区的尾部；电压280kV，电流1.7kA，直径为30mm的环形电子束在磁场强度0.75T的轴向磁场引导下在高频结构内传输，产生频率为9.8GHz的高功率微波，束波转换效率约50％。采用本发明的一种高效高功率微波器件，可产生高功率微波，微波输出效率高。

技术领域

本发明涉及一种高效高功率微波器件，属于高功率微波器件技术领域。

背景技术

高功率微波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。随着高功率微波技术研究及应用需求，高效微波源是高功率微波发展的一个重要方向。轴向O型高功率微波器件由于结构带来的电子束易引导及结构的多变组合，使得其一种应用比较广泛的高功率微波器件。该类型器件的高功率微波转换效率一般为30％左右，因此如何提高效率是该类型器件发展的重点。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高效高功率微波器件，本发明可产生高功率微波，微波输出效率高。

本发明采用的技术方案如下：

一种高效高功率微波器件，包括一种高效高功率微波器件，其特征在于：包括外套筒，所述外套筒内设置高频结构；

所述高频结构沿电子束传输方向依次设置相位调节区、束波互作用区和微波反射区，高频结构内设置直径为34mm的电子束传输通道；

所述相位调节区设置剖面为矩形的相位调节腔，束波互作用区和微波反射区设置剖面为梯形的束波互作用腔、微波反射腔；

所述外套筒外设置引导磁场，使环形电子束打在束波互作用区的尾部；

电压280kV，电流1.7kA，直径为30mm的环形电子束在磁场强度0.75T的轴向磁场引导下在高频结构内传输，产生频率为9.8GHz的高功率微波，束波转换效率约50％。

在上述方案中，外套筒两端封闭，内部抽真空到毫帕量级，外套筒内一端设置发射环形电子束的阴极，导套筒外的引导磁场从阴极延伸到束波互作用区尾部，环形电子束在传输通道内传输，打在束波互作用区的尾部。

其中，相位调节区能调节控制电子束预群聚相位，使其与微波相位一致，达到电子束预群聚的最佳效果，为电子束进入束波互左右区将能量转化为微波做准备；在束波互作用区，电子束与微波互作用产生能量转换，将电能转换为微波能，从而产生高功率微波；微波反射区能将向下游传输的微波反射至束波互作用区，进一步提高电子束与微波互作用，增强微波功率输出。

作为优选，所述相位调节区包括第一相位调节腔和第二相位调节腔，第一相位调节腔的外直径为40mm，轴向长度为35mm；第二相位调节腔的外直径为44mm，轴向长度为20mm，两相位调节腔间隔为20mm。

作为优选，所述束波互作用区包括5个束波互作用腔，束波互作用腔的外直径沿电子束传输方向依次为38mm，38mm，40mm，42mm，42mm，束波互作用腔的周期为30mm。

作为优选，所述微波反射区包括3个微波反射腔，微波反射腔的外直径沿电子束传输方向依次为42mm，42mm，40mm，微波反射腔的周期为30mm。

作为优选，所述相位调节区与束波互作用区轴向间隔为106mm，束波互作用区与微波反射区轴向间隔为87mm。

在上述方案中，束波互作用区和微波反射区为剖面呈梯形的环行槽状腔体，两端的直角梯形是为了增强阻抗突变，使电子束能量有一个快速的转换，提高微波的起振时间。