[发明专利]一种基于行波管的微波和X光通信双模器件

说明书

本发明涉及一种基于行波管的微波和X光通信双模器件，所述双模器件由产生具有层流性电子注的电子枪，微波信号输入窗，微波信号和电子注相互作用的慢波线结构，在慢波线中约束电子发散的磁聚焦系统，放大的微波信号输出窗，电子的多级收集极，制作在收集极最后一级上的重金属靶和X光输出窗组成；所述电子枪设置在慢波线结构的前端，所述慢波线结构的前段设置有输入窗，其外部设置有磁聚焦系统，所述慢波线结构的后段设置有输出窗，所述收集极上设置有重金属靶和X光输出窗，该方案利用传统行波管的工作原理，将行波管收集极制作成产生X光的靶电极，使其具有通信用行波管微波信号放大功能的同时，具备电子轰击下产生调制的X光，实现双模功能。

技术领域

本发明涉及一种基于行波管的微波和X光通信双模器件，特别是用于利用微波和X光进行通信的空天飞行器中的通信电子系统，属于电真空器件领域。

背景技术

行波管是一种真空电子器件，是雷达系统、通讯系统、电子对抗系统、成像系统等系统的核心器件。行波管具有频率高、功率大、带宽宽、效率高、耐辐射等优秀特点，在卫星、空间飞船、战略导弹等空天飞行器系统中，行波管作为通信信号放大器得到广泛应用。

但是当空天飞行器以很高的速度穿越大气层时，在一定高度区域，高速的飞行器表面与大气层相互作用，形成等离子鞘，由于等离子鞘对通信电磁波的屏蔽效应，使得飞行器与地面的通信联络会中断，形成黑障。这个中断联络的区域就是黑障区，黑障区一般出现在地球上空35到80千米的大气层间。黑障现象给飞行器的实时通信、再入测量造成困难。

采用X光通信，是解决通信的黑障问题的一个有效手段，X光可以穿透高速飞行器与大气层作用所形成的等离子鞘，并且在空间环境中可以远距离传输。因此如果将通信的信息调制到X光中进行传输，经过探测器的探测、解调，就能够克服黑障的影响，实现黑障区的通信。

因此要利用X光通信解决黑障区的通信问题，首先要解决X光的产生和信号的调制问题。通信用的X光一般由真空X射线管产生，就是利用一定强度的电子注，经过高压加速后，轰击到重金属制作而成的靶材料上，产生X光。如果电子注的强度受到调制的话，相应的X光的强度也将受到调制。因此如何产生X光并进行调制是X光通信的核心问题。

发明内容

本发明正是针对现有空天飞行器在黑障区通信存在的问题，提供一种兼容传统微波通信和X光通信的基于行波管的双模器件，解决黑障区的通信问题，该方案利用传统行波管的工作原理，将行波管收集极制作成产生X光的靶电极，使其具有通信用行波管微波信号放大功能的同时，具备电子轰击下产生调制的X光，实现双模功能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于行波管的微波和X光通信双模器件，其特征在于，所述双模器件由产生具有层流性电子注的电子枪，微波信号输入窗，微波信号和电子注相互作用的慢波线结构，在慢波线上约束电子发散的磁聚焦系统，放大的微波信号输出窗，电子的多级收集极，制作在收集极最后一级上的重金属靶和X光输出窗组成；所述电子枪设置在慢波线结构的前端，所述慢波线结构的前段设置有输入窗，后段设置有输出窗，慢波线结构外部设置磁聚焦系统，所述收集极上设置有重金属靶和X光输出窗。本发明所设计基于行波管的微波和X光通信双模器件，通过多级降压收集极电压切换，实现常规行波管的微波发射功能和X光通信的X光发射功能的切换，实现双模工作。该方案将行波管的收集极末端，制作电子轰击产生X光的与电子注有一定倾角的重金属靶，并在X光的出射方向的收集极管壳上，制作X光可以通过的光窗。当器件工作在微波模式时，收集极上施加行波管正常的工作电压，一般是比管壳电压低的一组降压收集极电压；当器件工作在X光通信模式时，将收集极的电压进行切换，使电子注最终以需要产生足够能量的X光的高工作电压打在收集极的重金属靶上，产生X光通信的X光信号。