[发明专利]一种交叉指结构的正交场放大器

说明书

本发明公开了一种交叉指结构的毫米波正交场放大器，属于真空电子器件技术领域。该放大器包括阳极部件、阴极部件、输入部件和输出部件；本发明在异腔结构的正交场放大器上进行的改进，通过设置第三扇形谐振腔与第四扇形谐振腔连通大小腔，同时构成了交叉指结构，改善了频率分隔度和纵向场均匀性，同时提高了耦合阻抗到156欧姆，保证了电子与高频场的互作用能力。本发明还降低了传统旭日型异腔结构的加工难度，可以通过相互的卡合构成整体。

技术领域

本发明属于真空电子器件技术领域，具体涉及一种交叉指结构的正交场放大器。

背景技术

随着电子技术的发展，半导体器件在低功率、低频率、低电压较电真空器件有优势，但在高功率的电真空器件应用中，磁控管仍占有绝对优势。正交放大器CFA是工作在微波频率范围内的一种高频信号带宽放大器，它能够提供相当大的输出功率，而且效率很高。正交放大器的电子带宽标称值为10.0％～15.0％，平均功率数十千瓦。

因此将正交场放大器拓展到毫米波领域也是一个重要方向。国内研制的正交场放大器主要是应用在雷达系统，一般作为末级放大管，具有高效率、相位灵敏度高、工作电压低等显著优点。在C、S波段功率量级可达到兆瓦。目前国内开始重视对毫米波正交场放大器的研究，因为毫米波能够提高雷达的分辨度，并且可以利用毫米波天线的高增益特性提高性能。

正交场放大器作为一种真空微波管，功能的实现主要是靠电子和电磁波相互作用。整体结构可以分为阴极部件、慢波结构和输能结构，慢波结构的色散特性和耦合阻抗对整管性能具有很大的影响。目前的正交场放大器一般采用螺旋耦合翼片结构和交叉指带状线慢波结构，如图12，13所示。螺旋耦合叶片的基波是前向波，广泛应用在正交场放大器的慢波结构，尤其是适用在不能水冷的场合下。而交叉指线是基波为返波的慢波线，具有适中的散热能力和机械强度。

在各种正交场放大器中，一般通过提高耦合阻抗来提高增益。为了提高增益或者是保证散热，采用的阳极慢波结构都较为复杂。如螺旋耦合翼片结构，通过叶片实现了较好的散热，但是耦合阻抗较低。而交叉指结构具有广泛的可能性和机械结构的简单性，兼顾了高效率和稳定输出，有良好的耦合阻抗和散热能力，只是工作频率较低。

发明内容

本发明提出了一种交叉指结构的正交场放大器。该正交场放大器在异腔结构的基础上，结合交叉指慢波结构，一方面通过交叉指慢波结构保留了良好的增益，另一方面通过异腔提高了工作频率到毫米波段。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种交叉指结构的正交场放大器，包括：阳极部件、阴极部件、输入部件和输出部件；

所述阳极部件包括：阳极外壳、上下阳极盖、叶片；

所述阴极部件包括：热阴极发射体、端帽；

所述输入部件包括：输入抗转换器、输入矩形波导；

所述输出部件包括：输出阻抗转换器、输出矩形波导；

所述阳极外壳为圆筒形壳体；所述上下阳极盖分别设置于阳极外壳上部和下部；所述阳极外壳、上下阳极盖共同围成圆柱形腔体；所述上下阳极盖中部均同轴设置有圆形孔；

所述热阴极发射体为圆柱形结构，竖直设置在所述圆柱形腔体的中轴线上；所述热阴极发射体的上端与端帽固定连接；

所述阳极外壳上设置有两条与阳极外壳的中轴线平行的矩形耦合缝隙；

所述输入部件、输出部件与阳极外壳固定连接，且通过矩形耦合缝隙将能量径向耦合输入和输出；

所述输入阻抗转换器设置于输入矩形波导内部，用于实现阳极慢波结构到矩形波导的阻抗变换，减小输入信号的反射；

所述输出阻抗转换器设置于输出矩形波导内部，用于实现阳极慢波结构到输出矩形波导的阻抗变换，使输出信号更易耦合出去；