[发明专利]一种双模式行波管慢波结构

说明书

技术领域

本发明涉及微波真空器件领域，具体涉及一种双模式行波管慢波结构。

背景技术

在微波真空器件领域中，行波管是应用最广泛的器件。其中双模式行波管可以工作在高功率及低功率两种模式状态。高工作模式阴极峰值电流大，脉冲输出功率高，工作比小，作为主要功能的雷达使用；低工作模式阴极峰值电流小，脉冲输出功率小，工作比大，可以作为制导、干扰等功能使用。双模式行波管可以使用一种行波管完成两种功能。

双模式行波管要求两种工作模式的平均功率和平均阴极电流相当，可以使用同一组电源供电，其对电源供应紧张的场合如机载领域具有特别重要的意义。双模式行波管设计的难点之一在于慢波系统的设计。慢波系统需要兼容高、低模式两种工作状态。

现有的双模式行波管多采用单注结构，慢波系统的设计在兼容高、低模式时遇到不可逾越的原理性障碍，主要表现在高模式工作时，行波管的电流大，耦合阻抗高，增益参量C大；低模式工作时行波管的电流小，耦合阻抗小，增益参量C小。若慢波系统设计在高模式工作正常时，低模式工作将会出现输出功率小，增益小，达不到设计要求；若慢波系统设计在低模式工作正常时，高模式工作将会出现增益大，行波管会产生自激振荡的问题。

另外，由于高、低模式的电流大小不一样，需要同一磁场对两种不同大小的电流聚焦。若磁场按照高模式大电流情况下设计，在低模式下就难以满足要求；磁场若按照低模式小电流设计，在高模式大电流情况下就难以聚焦。在现有的单注双模式行波管中，由于原理性的限制，两种模式的输出功率差别不能很大，限制了双模式行波管性能和使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够满足高功率及低功率两种模式及工作状态的工作需求，且可使用同一磁场对两种不同模式和工作状态的电子束聚焦的双模式行波管慢波结构。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

该双模式行波管慢波结构，包括耦合腔，在所述耦合腔腔体内壁中心设有电子注通道；在所述耦合腔腔体内壁中心设有凸起，所述电子束通道设在所述凸起上；所述电子束通道由所述凸起中心向所述凸起边缘依次设为凸起中心层、中间层及外层三层，凸起中心层、中间层及外层的电子注通道数量依次增加。

所述凸起为双台阶结构，凸起中心层及中间层的电子注通道设在与所述耦合腔内壁距离大的台阶上，外层的电子注通道设在与所述耦合腔内壁距离小的台阶上。

所述凸起中心层的电子注通道为1个，所述中间层的电子注通道为6个，所述外层的电子注通道为12个。

所述中间层及外层的电子注通道分别均布在一个圆周上。

所述凸起中心层、中间层及外层三层电子注通道相互间间距相等。

在所述耦合腔腔体两侧外壁上设有耦合槽。

所述耦合槽为电磁波耦合槽，相邻的耦合槽交叉排列。

多个所述耦合腔组合构成慢波结构的耦合腔链。

所述凸起中心层及中间层的电子注通道共同构成低模式行波管慢波结构耦合腔的电子注通道；所述凸起中心层、中间层及外层的电子注通道共同构成高模式行波管慢波结构耦合腔的电子注通道。

所述双模式行波管慢波结构，多个相同尺寸或不同尺寸的所述耦合腔链构成。

本发明的优点在于：该双模式行波管慢波结构，在耦合腔腔体内壁中心的凸起上设三层电子注通道，通过对不同注数的电子束控制，实现两种模式工作；三层电子注通道构成高功率工作模式，凸起中心层及中间层两层电子注通道构成低功率工作模式；在高功率工作模式下时，三层电子注通道全部通过电子束，电子束全部工作，阴极脉冲电流大，脉冲输出功率大，占空比小；在低功率工作模式下时，中心层和中间层电子束工作，外层电子束不工作，阴极脉冲电流小，脉冲输出功率小，占空比大；两种工作模式的阴极平均电流相近，平均输出功率相近。

同时，低功率模式工作的电子束处于腔体中心，电场强，耦合阻抗大，高功率模式工作的数量最多的电子束处于腔体边缘位置，电场小，耦合阻抗小；这样在行波管高功率模式工作和低功率模式工作时，增益参量C的差别小，两种模式的慢波系统兼容性强，可用同一磁场对电子束进行聚焦。

凸起为双台阶结构，外层电子注通道位于较低的台阶上，中心层及中间层电子注位于较高的台阶上；该结构使高功率模式工作的数量最多的电子束在腔体中到腔体中心距离增加，进一步减小了边缘电场，减小了高功率模式增益参量C，该结构能进一步改善高低两种模式的兼容性。

多个不同尺寸的耦合腔链组合构成该慢波系统，能进一步提高高、低模式的兼容性。