申请/专利权人：中国人民解放军国防科技大学

申请日：2024-02-01

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN117954945A

主分类号：H01S1/02

分类号：H01S1/02

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.17#实质审查的生效;2024.04.30#公开

摘要：本发明涉及一种跨六波段调频高功率微波振荡器及电调谐方法，对两组螺线管磁场通不同大小的电流，改变导引磁场位型，使电子束分别进入内、中、外电磁结构，和K波段慢波结构或Ka波段慢波结构、X波段慢波结构或Ku波段慢波结构、S波段慢波结构或C波段慢波结构发生束‑波作用；改变导引磁场强度，使电子束只和内部、中间或外部电磁结构中任意一个波段的慢波结构发生束‑波作用，另一个波段的慢波结构的束‑波作用被抑制，实现单频点高功率微波输出；本发明通过改变导引磁场位型和强度，实现跨S、C、X、Ku、K、Ka波段高功率微波分时输出，在单个HPM器件内即可实现跨六个波段的输出微波，增大了单个频率调节器件调频范围，拓宽了器件应用场景。

主权项：1.一种跨六波段调频高功率微波振荡器，其特征在于：由阴极结构、外部电磁结构、中间电磁结构和内部电磁结构组成，阴极结构包括阴极座601、阴极602；外部电磁结构包括阳极外筒603、中间导体604、外部过渡腔605、外部第一漂移管606、外部谐振反射腔607、外部第二漂移管608、S波段慢波结构609、外部连接段610、C波段慢波结构611、外部微波输出口612、外部支撑杆613、第一螺线管磁场614、第二螺线管磁场615；中间电磁结构包括内部导体604a、中间第一漂移管606a、中间谐振反射腔607a、中间第二漂移管608a、X波段慢波结构609a、中间连接段610a、Ku波段慢波结构611a、中间微波输出口612a、中间支撑杆613a；内部电磁结构包括内部过渡腔605b、内部第一漂移管606b、内部谐振反射腔607b、内部第二漂移管608b、K波段慢波结构609b、内部连接段610b、Ka波段慢波结构611b、内部收集极612b、内部微波输出口613b；整个结构关于中心轴线旋转对称；阴极602是一个薄壁圆筒，套在阴极座601右端，半径等于内电子束的半径R1；阳极外筒603内半径为R2，内表面具有不规则波纹，中间导体604和内部导体604a的内外表面均有不规则波纹，阳极外筒603的内表面和中间导体604的外表面共同构成外部电磁结构，中间导体604的内表面和内部导体604a的外表面共同构成中间电磁结构，内部导体604a的内表面构成内部电磁结构；外部过渡腔605是一个横截面为直角梯形的圆环形空腔，上底边的内外半径分别为R3和R4，下底边的内外半径分别为R5和R4，满足R4＞R5＞R3＞R1；高为L1，L1一般取值为S波段工作波长λS的1-2倍。外部第一漂移管606是一个内外半径分别为R5和R4的圆环形空腔，长度为L2，L2一般取值为S波段工作波长λS的0.5-2倍。外部谐振反射腔607是一个内外半径分别为R5和R6的圆环形空腔，R6＞R5，长度为L3，L3一般取值为S波段工作波长λS的0.2-0.8倍。外部第二漂移管608是一个内外半径分别为R5和R4的圆环形空腔，长度为L4，L4一般取值为S波段工作波长λS的0.4-0.6倍。S波段慢波结构609由四个相同的慢波叶片组成，每个慢波叶片均为一凹一凸的周期性台阶结构，凹陷部分的半径为R7，凸起部分的半径为R8，R6＞R7＞R8；凹陷部分的长为L5，L5一般取值为S波段工作波长λS的0.1-0.25倍；凸起部分的长为L6，L6一般取值为S波段工作波长λS的0.1-0.25倍。C波段慢波结构611由五个相同的慢波叶片组成，每个慢波叶片均为一凹一凸的周期性台阶结构，凹陷部分的半径为R10，凸起部分的半径为R11，R7＞R10；凹陷部分的长为L8，L8一般取值为C波段工作波长λC的0.1-0.25倍，凸起部分的长为L9，L9一般取值为C波段工作波长λC的0.1-0.25倍。在S波段慢波结构609和C波段慢波结构611之间设置有一个圆环状的外部连接段610，外部连接段610的外半径R9，内半径R5，满足R10＞R9＞R8；长为L7，L7一般取值为S波段工作波长λS的0.5-1.3倍。在C波段慢波结构611之后是外部微波输出口612，外部微波输出口612是一个内外半径分别为R5和R12的圆环形空腔，由阳极外筒603和中间导体604围成，R11＜R12。外部支撑杆613用于将中间导体604支撑起来，使其轴向平行于阳极外筒603径向正中心。外部微波输出口612的右端接天线，可参照不同波长的要求，根据通用的天线设计方法设计可得。中间第一漂移管606a是一个内外半径分别为R'3和R'4的圆环形空腔，R'4＜R3，长度为L'1，L'1一般取值为X波段工作波长λX的3-6倍。中间谐振反射腔607a是一个内外半径分别为R'3和R'5的圆环形空腔，R'5＞R'4，长度为L'2，L'2一般取值为X波段工作波长λX的0.3-0.8倍。中间第二漂移管608a是一个内外半径分别为R'3和R'4的圆环形空腔，长度为L'3，L'3一般取值为X波段工作波长λX的0.4-0.6倍。X波段慢波结构609a由六个相同的慢波叶片组成，每个慢波叶片均为一凹一凸的周期性台阶结构，凹陷部分的半径为R'6，凸起部分的半径为R'7，R'6＞R'7；凹陷部分的长为L'4，L'4一般取值为X波段工作波长λX的0.1-0.25倍；凸起部分的长为L'5，L'5一般取值为X波段工作波长λX的0.1-0.25倍。Ku波段慢波结构611a由七个相同的慢波叶片组成，每个慢波叶片均为一凹一凸的周期性台阶结构，凹陷部分的半径为R'9，凸起部分的半径为R'10，R'6＞R'9；凹陷部分的长为L'7，L'7一般取值为Ku波段工作波长λKu的0.1-0.25倍，凸起部分的长为L'8，L'8一般取值为Ku波段工作波长λKu的0.1-0.25倍。在X波段慢波结构609a和Ku波段慢波结构611a之间设置有一个圆环状的中间连接段610a，中间连接段610a的外半径R'8，内半径R'3，满足R'8＞R'3；长为L'6，L'6一般取值为X波段工作波长λX的1-1.3倍。在Ku波段慢波结构611a之后是中间微波输出口612a，中间微波输出口612a是一个内外半径分别为R'3和R'11的圆环形空腔，由中间导体604和内部导体604a围成，R'10＜R'9＜R'11。中间支撑杆613a用于将内部导体604a支撑起来，使其轴向平行于阳极外筒603径向正中心。中间微波输出口612a的右端接天线，可参照不同波长的要求，根据通用的天线设计方法设计可得。内部过渡腔605b是一个在内导体604a前端挖出的横截面为等腰梯形的圆台形空腔，下底边长为上底边的长为满足高为取值为K波段工作波长λK的6-10倍；内部第一漂移管606b是一个半径为的圆柱形空腔，长为取值为K波段工作波长λK的0.3-0.8倍；内部谐振反射腔607b一个半径为的圆柱形空腔，长为取值为K波段工作波长λK的0.2-0.5倍；内部第二漂移管608b是一个半径为的圆柱形空腔，长为取值为K波段工作波长λK的0.2-0.4倍；K波段慢波结构609b由八个相同的慢波叶片组成，每个慢波叶片均为一凹一凸的周期性台阶结构，凹陷部分的半径为凸起部分的半径为凹陷部分的长为取值为K波段工作波长λK的0.1-0.3倍；凸起部分的长为取值为K波段工作波长λK的0.1-0.25倍；Ka波段慢波结构611b由十个相同的慢波叶片组成，每个慢波叶片均为一凹一凸的周期性台阶结构，凹陷部分的半径为凸起部分的半径为凹陷部分的长为取值为Ka波段工作波长λKa的0.1-0.25倍；凸起部分的长为取值为Ka波段工作波长λKa的0.1-0.25倍；在K波段慢波结构609b和Ka波段慢波结构610b之间设置有一个圆柱状的内连接段610b，内连接段610b的半径满足长为取值为K波段工作波长λK的0.4-0.6倍；在Ka波段慢波结构611b之后是收集极612b，收集极612b是一个横截面为等腰梯形的圆台形空腔，上底边长为下底边长为满足高为取值为Ka波段工作波长λKa的10-20倍；内部微波输出口613b是一个半径为的圆柱形空腔，内微波输出口613b的右端接天线，可参照不同波长的要求，根据通用的天线设计方法设计可得；第一螺线管磁场614、第二螺线管磁场615依次套在阳极外筒603的外壁上，可对不同螺线管磁场通电改变磁场位型，使电子束分别传输至内、中、外电磁结构。

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百度查询： 中国人民解放军国防科技大学 一种跨六波段调频高功率微波振荡器及电调谐方法

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