[实用新型]一种微波管

说明书

本实用新型提供了一种微波管，属于微波技术领域，该微波管包括高压二极管、绝缘芯、同轴圆波导、阴极和阳极谐振腔等。本实用新型提出的相对论正交场微波管便于匹配、对接强流高压调制器，一方面能够降低能量传递损耗，另一方面能够降低内部打火几率、提高电子利用效率。实际测试结果显示，基于该相对论正交场微波管可稳定产生瞬时功率1.5×10⁹瓦特的微波，效率可达40%。

技术领域

本实用新型涉及一种正交场微波管，属于微波技术领域，特别指一种高功率相对论正交场微波管。

背景技术

正交场微波管是一种结构小巧、体积紧凑的微波产生器件。正交场微波管的基本结构组成为：阴极、阳极高频谐振腔和提取器。工作原理为：当超过阴极表面发射阈值的径向电场加载到阴阳极之间时，阴极发射电子，在轴向磁场的引导下，所发射出的电子与阳极高频谐振腔进行换能，将电子的能量转换成微波能量，最终通过提取器向外输出微波。由于工作过程中，外加电场和外加磁场始终保持矢量正交，因此称为正交场微波管。

正交场微波管的阴极和阳极高频谐振腔构成的区域是产生微波的核心区域。提取器是将所产生的微波提取和输出，形式可以多种多样，常见的有：腔内耦合提取，径向孔缝提取，轴向衍射提取等。相对论正交场微波管是指在强场作用下由阴极表面形成局部等离子体后爆轰产生电子，因此电子的运动有相对论效应。相对论正交场微波管的工作电压一般在几十万伏特，电流在几千安培量级，输出微波功率一般在百兆瓦特级或吉瓦特级（1兆瓦特=10⁶瓦特，1吉瓦特=10⁹瓦特），因此内部结构特殊，主要体现在三个方面：

（1）由于工作电压高，需要足够的绝缘空间保证内部不发生击穿和打火；

（2）由于工作电流大，需要内部组件具有足够的通流能力保证阻抗匹配和传输匹配，以及不发生严重烧蚀；

（3）由于输出微波功率高，需要内部结构功率容量足够大，从而保证高功率微波的正常产生和传输。

目前，为相对论正交场微波管提供电能的高压强流调制器属于中低阻抗设备，系统阻抗一般在20欧姆~100欧姆，输出电压几十万伏特，输出电流十几千安培。因此，在考虑阴极和阳极高频谐振腔的同时，还必须兼顾电能引入结构，防止出现阻抗不匹配、功率容量不够以及存在高压打火等潜在风险。

实用新型内容

面对上述技术背景，本实用新型为了解决相对论正交场微波管的阻抗匹配、功率容量以及高压打火等潜在风险和问题，提出一种高功率相对论正交场微波管，为该型微波管的紧凑化和小型化应用提供保障。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种微波管包括高压二极管、绝缘芯、同轴圆波导、阴极和阳极谐振腔，其中：所述高压二极管用于连接高压强流调制器、且由同轴设置的内管体和外管体组成；所述绝缘芯设置在高压二极管的一端，绝缘芯位于内管体和外管体之间起支撑和等静压作用；所述同轴圆波导设置在高压二极管的另一端，同轴圆波导一方面用于连接内管体和阴极、另一方面用于连接外管体和阳极谐振腔；所述阴极的一端同轴安装在内管体内，阴极的另一端安装在同轴圆波导内部；所述阳极谐振腔设置在阴极的另一端、且将阴极的外端包裹。

优选的，所述阳极谐振腔为沿圆周角向周期分布的多腔体结构，所述多腔体结构包括多个对称布置的腔壁和腔体，所述腔体为半圆型腔体、扇形腔体、矩形腔体或梯形腔体中的一种。

优选的，所述外管体沿轴向变化形成相互贯通的同轴空腔、空心柱和安装盘，其中：所述空腔用于安装绝缘芯和内管体；所述空心柱和安装盘用于安装同轴圆波导和阳极谐振腔。

优选的，所述同轴圆波导包括内导体和外导体，其中：所述内导体用于连接内管体和阴极；所述外导体无缝连接固定在安装盘上且用于连接外管体和阳极谐振腔。

优选的，所述高压二极管的内管体和外管体均由金属材料制成。