[发明专利]一种功率可调的返波振荡器

摘要

本发明公开了一种功率可调的返波振荡器，通过在矩形波导的腔体中间纵向插入上下两排周期性互补开口谐振环结构，这种互补开口环谐振结构在开口缝隙处即两半部分的横向枝节间有较强的电场共振响应，表现出负的介电常数ε和负的磁导率μ的超材料电磁特性，在该周期性互补开口谐振环结构的上表面和下表面会形成纵向的谐振场强，有利于带状电子注的带电粒子和电磁波的相互作用。同时，形成三个电子注通道。这样，与传统的相对论返波振荡器相比，拥有更高的耦合阻抗，能够获得很高的功率输出和电子效率；另外，这种结构可以一个电子注单独工作，也可以分别两个电子注或三个电子注工作，这样一来就能形成单注、双注、三注三种可调功率输出，从而实现多带状注功率可调。

主权项

一种功率可调的返波振荡器，包括慢波结构、输出耦合结构、发射阴极以及终端匹配器；所述慢波结构输入端与输出耦合器连接，输出端与终端匹配器连接；所述输出耦合结构为一输出波导，一端与外界相连，另一端和慢波结构输入端外壳相连；所述终端匹配器用于消除反射产生的寄生振荡；在慢波结构中，电子注与具有负色散的电磁慢波形成震荡的自激，电磁波和电子注相互作用，发生能量交换，波能量又朝着相反的方向传播，并在靠近发射阴极的一端输出；其特征在于：所述慢波结构包括矩形波导以及上下两排周期性互补开口环谐振结构；所述上下两排周期性互补开口环谐振结构的每排都由多个互补开口环谐振结构的金属矩形框置于矩形波导两个长边之间，水平纵向即沿矩形波导传输方向依次插入矩形波导的腔体中形成，其中，每个互补开口环谐振结构的长边纵向对齐，且与矩形波导长边方向一致；所述互补开口环谐振结构的外围是一个金属矩形框，在金属矩形框的一条长边中点位置向内侧延伸一段金属条，金属条的终端分别向金属矩形框的两条窄边方向再延伸，形成一段长度的横向枝节；同样，在金属矩形框的另外一条长边中心位置向内侧再对称形成一段金属条和横向枝节；在矩形波导腔体内上下对称分布，上一排周期性互补开口谐振环结构的上表面与矩形波导的上长边、下一排周期性互补开口谐振环结构的下表面与矩形波导的下长边以及上下两排周期性互补开口环谐振结构之间分别形成一个电子注通道；所述上下两排周期性互补开口环谐振结构的两端都分别连接有一探针，所述探针是一段有一定长度的圆柱形金属细长杆，探针的一端连接到上下两排周期性互补开口环谐振结构的一端，另一端伸入输出波导腔体或伸入到终端匹配器内，将产生的电磁波信号耦合输出到输出波导或终端匹配器；所述发射阴极位于输出波导外侧，包括三个阴极，每个阴极为位于一个电子注通道位置的一块矩形金属块状物，三个阴极均可发射带状电子注，发射的带状电子注从周期性互补开口谐振环结构的上表面、下表面或者上下表面通过，并与周期性互补开口谐振环结构上传输的电磁波进行能量交换。