[发明专利]一种多注太赫兹同轴谐振腔反射速调管

说明书

本发明公开了一种多注太赫兹同轴谐振腔反射速调管，包括参考电极和反射电极，其中，参考电极由同轴谐振腔、过渡波导和输出波导组成；电子注通过电子注通道注入同轴谐振腔，随后漂移至漂移头间的间隙内，并被间隙内的太赫兹高频场进行调制，被调制后的电子在漂移管和反射区内实现漂移群聚，然后再次返回到间隙内，群聚后的电子在间隙内与高频场相互作用，将动能转化为间隙内的电磁能，并储存在同轴谐振腔内，最后通过耦合孔、过渡波导和输出波导输出外部空间。

技术领域

本发明属于反射速调管真空电子器件技术领域，更为具体地讲，涉及一种多注太赫兹同轴谐振腔反射速调管。

背景技术

速调管作为一类重要的真空电子器件，具有高功率、高效率等优点，在通信、国防等领域有着重要作用。作为速调管的一种，反射速调管通常应用于微波振荡源，反射速调管具有低电压、体积小、重量轻、结构简单、易于加工等优点。

然而，现有的反射速调管在太赫兹波段工作时尺寸过小，并且输出功率过低，其具体原因为：第一，传统的圆柱型谐振腔在太赫兹频段变得非常小，因此给反射速调管腔体的加工带来了很大困难，然而在相同谐振频率下，同轴谐振腔的尺寸比圆柱谐振腔大得多，因此利用同轴谐振腔代替圆柱谐振腔可以降低反射速调管加工难度并增大腔体功率容量，第二，由于空间电荷效应，传统的单注反射速调管的阴极发射电流密度受到限制，这直接制约了速调管的输出功率，应用多个电子注可以显著提高反射速调管直流功率并提高输出功率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多注太赫兹同轴谐振腔反射速调管，用于解决工作在太赫兹频段的反射速调管尺寸过小和输出功率过低的问题。

为实现上述发明目的，本发明一种多注太赫兹同轴谐振腔反射速调管，其特征在于，包括：参考电极和反射电极；

所述参考电极包括同轴谐振腔、过渡波导和输出波导；

其中，同轴谐振腔为圆柱形真空腔，同轴谐振腔内半径为a1、外半径为a2、腔高为d1、横向壁厚为t1、纵向壁厚为t2；在同轴谐振腔内设置12组漂移头，漂移头均匀分布在半径R＝0.5*(a1+a2)的圆上，圆心与同轴腔轴线重合，相对的两个漂移头之间为谐振腔间隙，谐振腔间隙的宽度为h；漂移头上安置有圆柱形漂移管，位置与漂移头的轴线重合，漂移管的长度与同轴谐振腔的高度相等，从而贯穿整个同轴谐振腔；其中，将同轴谐振腔、过渡波导和输出波导的同轴线上的漂移管设置为电子注通道，并以此作为起点，将12组漂移管交替分为电子注通道和空漂移管，从而形成多电子注通道；在距离同轴谐振腔与过渡波导连接最近的漂移管处，设置有长度为L1、高度为d2的耦合孔，耦合孔与同轴谐振腔、过渡波导和输出波导的轴线重合，用于连接同轴谐振腔与过渡波导；

过渡波导为矩形波导，其位于耦合孔与输出波导之间；过渡波导尺寸大小为L3×L4×d3，耦合孔与过渡波导边界线距离同轴谐振腔轴线为L2，其作用类似于1/4波长变换器，用于匹配耦合孔与输出波导阻抗，从而减少电磁波直接由耦合孔耦合至输出波导时引起的反射；

输出波导为WR-2.8标准矩形波导，用于将电磁波通过输出波导上的输出端口输出至外部空间；

所述反射电极由金属圆柱体与金属长方体组合而成，其中，金属圆柱体半径与同轴谐振腔半径相等，均为a2+t1，金属长方体的横向、纵向尺寸与过渡波导的横向、纵向尺寸相等，均为L3×L4；反射电极位于参考电极的正上方，参考电极与反射电极之间保留d5的高度，其中真空区域作为电子注漂移的反射区。

本发明的发明目的是这样实现的：