[发明专利]一种跨波段双频无磁场高功率微波器件

说明书

本发明公开了一种跨波段双频无磁场高功率微波器件，该器件由材料为无磁不锈钢的圆波导套筒、同轴主慢波结构、慢波结构腔周期调节机构、径向发射阴极及阴极负载组成；其中圆波导套筒内部设有卡槽，卡槽与圆波导套筒轴线平行，同轴主慢波结构通过卡槽固定，使得同轴主慢波结构不能在圆波导套筒内转动，但可以沿圆波导套筒轴线平行左右滑行，通过调节机构调整同轴主慢波结构周期长度，可以实现一种跨频段双频无磁场高功率微波器件输出微波频率在线可控调节，单一磁绝缘线振荡器可依次实现P波段0.65GHz及L波段的1.6GHz的高功率微波输出。

技术领域

本发明专利涉及高功率微波器件技术领域，具体涉及一种跨波段双频无磁场高功率微波器件。

背景技术

高功率微波(HPM)一般是指峰值功率在100MW以上、工作频率为1～300GHz范围内的电磁波。高功率微波技术和微波器件的研究与发展已有30多年的历史，近几年来，随着脉冲功率技术和等离子体物理的不断发展，高功率微波技术发展迅速，尤其是在高功率微波源的研制方面取得了极大的进展。到目前为止，其功率水平相比普通微波源已提高了几个量级，在电子对抗、雷达、微波离子加速器、微波加热等军用、民用和科学领域得到广泛的应用，从而也使高功率微波成为一门新技术，它借助于现代强相对论电子束技术的巨大功率和能量储备能力正向着更短波长和超高功率的方向发展。高功率微波器件的进一步实用化是小型化及应对多重效应目标。因此摆脱高功率微波器件的引导磁场系统以及器件可调谐是高功率微波器件应用发展的主要方向。

磁绝缘线振荡器为同轴正交场器件，可以依靠自身强流电子束产生的磁场产生磁绝缘效应，在磁绝缘磁场引导下强流电子束与慢波结构互作用下产生高功率微波。磁绝缘线振荡器工作原理为器件左端接高压脉冲源，在强电场的作用下，电子以爆炸发射的方式从阴极的侧面径向。打到阴极负载上的电子通过支撑杆(连接阴极负载与圆波导套筒的金属杆)流向阳极，形成磁绝缘电流。该电流产生一个与径向电场正交的角向磁场。慢波结构区的电子在正交的电磁场作用下沿轴向漂移。电子束发射区径向对应的阳极结构为同轴盘荷加载慢波结构，当电子束速度与慢波结构中最低本征模TM₀₁模相速度接近时形成束波谐振，电子的势能转换为场的能量，形成了强烈的轮辐，产生高功率微波。

磁绝缘线振荡器中，慢波结构腔体深度直接决定输出高功率微波频率，通过改变慢波结构腔体深度可以调节微波输出频率。磁绝缘线振荡器中的慢波结构由带有中心孔的盘荷波导盘片组成。本发明的优点在于：利用带有中心孔盘荷波导盘片周期可调技术，完成慢波结构周期及腔体深度的跨越式调节，从而实现一种跨波段双频磁绝缘线振荡器频率在线、远程可调，单一磁绝缘线振荡器可依次实现P波段，L波段的高功率微波输出。

发明内容

作为各种广泛且细致的研究和实验的结果，本发明的发明人已经发现，通过对磁绝缘线振荡器中慢波结构腔周期的调节，单一磁绝缘线振荡器可依次实现P波段，L波段的高功率微波输出。基于这种发现，完成了本发明。

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种跨波段双频无磁场高功率微波器件，包括：

圆波导套筒，其内表面设置有与圆波导套筒轴线平行的卡槽；

同轴主慢波结构，其为多个具有中心孔的盘荷波导盘片，其包括从左到右依次设置在所述圆波导套筒内的微波厄流叶片、束波互作用叶片Ⅰ、束波互作用叶片Ⅱ、束波互作用叶片Ⅲ、束波互作用叶片Ⅳ和提取叶片；所述同轴主慢波结构与所述圆波导套筒同轴设置；所述同轴主慢波结构上均设置有与所述卡槽相匹配的卡扣；所述提取叶片与所述圆波导套筒固定连接；