[发明专利]扩展互作用速调管

说明书

本发明涉及一种扩展互作用速调管，包括：本体，所述本体具有圆柱形外部轮廓，在所述本体内形成：在所述本体的轴向方向上同轴布置的第一谐振腔、第二谐振腔、以及位于所述第一谐振腔和第二谐振腔之间的至少一个中间谐振腔，所述第一谐振腔、第二谐振腔、以及中间谐振腔中的每一个包括：多个谐振部，在所述本体内沿周向方向间隔分布；以及多个光栅部，布置成与多个所述谐振部在所述本体内沿周向方向交替设置，每个所述光栅部与相邻的两个谐振部连通；以多个电子注通道，每个电子注通道贯穿所述本体在所述轴向方向上延伸，并与所述第一谐振腔、第二谐振腔、以及中间谐振腔中的在轴向方向上对齐的光栅部连通。

技术领域

本发明属于真空电子器件中的高功率微波技术领域，尤其涉及一种扩展互作用速调管。

背景技术

速调管作为功率放大器具有高功率、高效率、高稳定性和长寿命的优点，在高功率毫米波雷达、远程高速无线通讯、毫米波电子对抗、国家安全、受控核聚变以及工业应用方面具有重要的应用。

近年来，随着大型科学实验装置和微波电子系统的发展，对于毫米波器件的性能提出了更高的要求。扩展互作用速调管(EIK)结合了耦合腔行波管和传统速调管的优点，有望在高频段实现高输出功率和高效率。扩展互作用技术使用多间隙谐振部作为互作用电路，具有高特性阻抗和高单位长度增益特点。同时较短的互作用长度既适于永磁聚焦，又可有效减少漂移管对电子注的拦截风险。然而为了获得高效的注-波互作用，电子注通道的直径需远小于工作波长，因此传统的单注EIK在高频段功率水平会急剧下降。

由于带状注技术和多注技术可以在保持合理的电流密度和工作电压的前提下极大提升输出功率，因此已被用于梯形结构的扩展互作用器件。常见的EIK选用工作在基模的梯形谐振部作为互作用结构，然而随着频率的提升，腔体的尺寸会迅速减小，此时强电场集中在小尺寸腔体中，会增加电压击穿的风险。同时，由于阴极发射电流密度的限制，传统EIK梯形腔很难满足高功率电子光学系统对腔体横截面尺寸的要求。

发明内容

针对于现有技术问题，本发明提供一种扩展互作用速调管，用于至少部分解决以上技术问题。

本发明实施例提供一种扩展互作用速调管，包括：本体，所述本体具有圆柱形外部轮廓，在所述本体内形成：在所述本体的轴向方向上同轴布置的第一谐振腔、第二谐振腔、以及位于所述第一谐振腔和第二谐振腔之间的至少一个中间谐振腔，所述第一谐振腔、第二谐振腔、以及中间谐振腔中的每一个包括：多个谐振部，在所述本体内沿周向方向间隔分布；以及多个光栅部，布置成与多个所述谐振部在所述本体内沿周向方向交替设置，每个所述光栅部与相邻的两个谐振部连通，其中，第一谐振腔的至少一个光栅部与输入波导连通，第二谐振腔的至少一个光栅部与输出波导连通，以及多个电子注通道，每个电子注通道贯穿所述本体在所述轴向方向上延伸，并与所述第一谐振腔、第二谐振腔、以及中间谐振腔中的在轴向方向上对齐的光栅部连通。

根据本公开的实施例，其中，每个所述光栅部包括多个在所述轴向方向上隔开并在径向方向上延伸的扇形谐振间隙。

根据本公开的实施例，所述输入波导包括：环形输入腔，从所述本体的轴向方向的第一端向所述本体内延伸，并与所述第一谐振腔的光栅部的其中一个扇形谐振间隙连通；所述输出波导包括：环形输出腔，从所述本体的轴向方向的第二端向所述本体内延伸，并与所述第二谐振腔的光栅部的其中一个扇形谐振间隙连通。

根据本公开的实施例，所述本体还形成有：输入波导变换部，所述输入波导变换部形成为从所述环形输入腔的轴向方向的内侧朝向所述第一谐振腔的扇形谐振间隙的径向方向的内侧一体延伸的腔室，所述输入波导变换部与所述第一谐振腔的一个扇形谐振间隙连通；以及输出波导变换部，所述输出波导变换部形成为从所述环形输出腔的轴向方向的内侧朝向所述第二谐振腔的扇形谐振间隙的径向方向的内侧一体延伸的腔室，所述输出波导变换部与所述第二谐振腔的一个扇形谐振间隙连通。