[发明专利]一种带类同轴收集极的C波段相对论切伦科夫振荡器

权利要求书

1.一种带类同轴收集极的C波段相对论切伦科夫振荡器，其特征在于：包括阴极座(301)、阴极(302)、阳极外筒(303)、截止颈(304)、谐振反射腔(305)、慢波结构(306)、漂移段(307)，提取腔(308)、收集极漂移段(309)、梯形收集极(310)、收集极内腔(311)、收集极挡板(312)、输出波导(313)、螺线管磁场(314)，所述收集极漂移段(309)、梯形收集极(310)、收集极内腔(311)、收集极挡板(312)组成类同轴收集极；整个结构关于中心轴线旋转对称，阴极座(301)左端外接脉冲功率源的阳极，阳极外筒(303)左端外接脉冲功率源的外导体，输出波导(313)右端连接模式转化器和天线；

阴极(302)是一个薄壁圆筒，壁厚为1mm，内半径R₁等于电子束半径，套在阴极座(301)右端；截止颈(304)呈圆盘状，内半径为R₂，R₂＞R₁，截止颈(304)与阴极(302)之间的长度L₁称为阴阳极间距，L₁过小会导致阴极等离子体过早膨胀至阳极导致阴阳极闭合脉冲缩短，L₁大于2cm；谐振反射腔(305)呈圆盘状，内半径R₂和外半径R₃满足R₃＞R₂，长度L₃取值为工作波长λ的0.4-0.5倍；距离谐振反射腔(305)长度为L₁₂处为慢波结构(306) ，L₁₂取值为工作波长λ的0.5-1倍；慢波结构(306)由6个梯形慢波叶片组成，连接这些梯形慢波叶片的是长度均为L₅，内半径均为R₂的圆环；第一个慢波叶片为直角梯形，其梯形上底长度为L₄，斜边宽度为L₁₃，该慢波叶片外半径为R₄；第二、三、五个慢波叶片为等腰梯形，梯形的上底长度均为L₄，斜边宽度均为L₁₃，慢波叶片外半径分别为R₅、R₆、R₈，满足R₈R₆R₅；第四个梯形慢波叶片，上底长度为L₆，满足L₆L₄，斜边宽度分别为L₁₅和L₁₆，满足L₁₆L₁₅，慢波叶片外半径为R₇，满足R₇R₈；第六个慢波叶片也为直角梯形，其梯形上底长度为L₄，斜边宽度为L₁₃，慢波叶片外半径为R₉，满足R₇R₉R₈；L₄和L₅取值为工作波长λ的0.1倍；慢波结构(306)后接一段内半径为R₂、长为L₇的漂移段(307)，漂移段(307)的长度L₇影响慢波结构(306)与提取腔(308)之间的匹配，L₇取值为工作波长λ的1至1.2倍；漂移段(307)后接提取腔(308)，提取腔(308)呈圆盘状，外半径为R₁₀，长度为L₈，满足R₁₀R₇，其外半径和深度决定了提取腔(308)对微波的提取效果，深度为提取腔外半径R₁₀和漂移段内半径R₂的差值；提取腔(308)后接类同轴收集极，所述类同轴收集极由收集极漂移段(309)、梯形收集极(310)、收集极内腔(311)和收集极挡板(312)组成：收集极漂移段(309)接在提取腔(308)后，是一段长为L₉，外半径为R₁₁、内半径为R₁₃的圆环，满足R₁₁R₂R₁₃；梯形收集极(310)接在收集极漂移段(309)后，是一个截面为直角梯形的圆环，该梯形上底的内外半径分别为R₁₃和R₁₁，下底的内外半径分别为R₁₃和R₁₂，高为L₁₀，满足R₁₂R₁₁R₁₃，高L₁₀影响收集极对电磁波反射，为工作波长的0.2-0.5倍；收集极内腔(311)接在梯形收集极(310)后，是一个外半径为R₁₂，内半径为R₁₃，长为L₁₁的圆环，满足R₁₂R₁₃，收集极内腔长度L₁₁关系到电磁波在类同轴收集极内的部分反射，取工作波长的0.8至1倍；收集极挡板(312)是在所述收集极漂移段(309)、梯形收集极(310)、收集极内腔(311)被挖去后形成一个内半径为R₁₄、外半径为R₁₃的圆环，可阻挡电子轰击收集极产生的等离子扩散到器件其他位置，满足R₁₃R₁₄；所述输出波导(313)为一个半径为R₁₄的圆波导，其左侧端面与类同轴收集极左侧端面平齐，长度为工作波长的3-5倍。