[发明专利]一种高频段磁绝缘线振荡器

摘要

本发明属于高功率微波技术中的微波源技术领域，具体涉及一种微波起振和饱和快、且具有高功率容量的高频段磁绝缘线振荡器。本发明为圆周对称同轴结构，由外筒、渐变扼流腔结构、主慢波结构、提取腔结构、阴极、负载阴极及电子收集极组成。本发明由于采用渐变扼流腔结构和增大第一个互作用腔的间距，使得阴极起始点发射的电子束能掠过第一个腔的表面，微波能够快速起振和饱和；并且本发明还能有效减小射频场，减小慢波结构的射频击穿风险，有效提高了器件的功率容量；本发明还增大阴极长度，能减小阴极平均发射电流密度，有助于提高阴极表面电子发射的均匀性和提高阴极寿命。这些改进对于提高高频段MILO的输出功率和脉宽都有重要的意义。

主权项

一种高频段磁绝缘线振荡器，其特征在于：所述高频段磁绝缘线振荡器为圆周对称同轴结构，由外筒(1)、渐变扼流腔结构(2)、主慢波结构(3)、提取腔结构(4)、阴极(5)、负载阴极(6)及电子收集极(7)组成；外筒(1)与渐变扼流腔结构(2)、主慢波结构(3)、提取腔结构(4)、阴极(5)、负载阴极(6)及电子收集极(7)均同轴；外筒(1)的左端与脉冲功率源的外筒连接，外筒(1)的右端与模式转换器的外筒连接；阴极(5)的左端与外筒(1)的左端对齐，连接脉冲功率源的高压内筒；阴极(5)的右端与负载阴极(6)的左端连接；渐变扼流腔结构(2)的外侧、主慢波结构(3)的外侧及提取腔结构(4)的外侧均与外筒(1)的内壁紧密结合；电子收集极(7)的右端与外筒(1)的右端对齐，连接模式转换器内筒；所述外筒(1)的轴向长度为l0，内半径为Ra，外半径为Ra1，Ra<Ra1；所述渐变扼流腔结构(2)由第一扼流腔叶片(21)、第二扼流腔叶片(22)及其与外筒形成的空腔组成，第一扼流腔叶片(21)的内半径为Re1，第二扼流腔叶片(22)的内半径为Re2，Re1<Re2，第一扼流腔叶片(21)的左侧端面与外筒(1)的左侧端面的轴向距离为l8；所述主慢波结构(3)由N个慢波叶片、各慢波叶片间形成的空腔及第一个慢波叶片与渐变扼流腔结构(2)的第二扼流腔叶片(22)形成的第一个互作用腔(31)组成，N≥6，所述N个慢波叶片具有相同的内半径Rin；所述提取腔结构(4)由M个提取腔叶片(41、42、43、…、4M)，提取腔叶片间形成的空腔及第一个提取腔叶片(41)与主慢波结构(3)的最后一个慢波叶片形成的空腔组成，N≥M≥2，M个提取腔叶片(41、42、43、…、4M)分别取不同的内半径Rd1、Rd2、Rd3、…、RdM，且满足关系Rd1<Rd2<Rd3<…<RdM；所述渐变扼流腔结构(2)、主慢波结构(3)及提取腔结构(4)中所有叶片的外半径相同，均等于外筒(1)的内半径Ra，叶片厚度均为w，所有叶片的内侧均倒角，倒角半径为Rr，Rr<0.5w；除了主慢波结构(3)的第一个互作用腔(31)的两个叶片之间的间距为d外，其余叶片间的间距均为d1，满足关系：d>d1>w，所有叶片的内半径满足关系：Re1<Re2<Rin<Rd1<Rd2<Rd3<…<RdM；所述阴极(5)由两段半径分别为Ru和Rc的圆柱体及一段圆台组成，10mm<Ru<Rc；左端半径为Ru的圆柱体的轴向长度为l1，右端半径为Rc的圆柱体的轴向长度为l3，圆柱侧面为电子发射面；中间圆台段为过渡段，圆台顶面半径为Ru，圆台底面半径为Rc，圆台的轴向长度为l2，l3>l2，右端半径为Rc的圆柱体与圆台连接处称为阴极起始点(51)；所述负载阴极(6)为一段轴向长度为l4，半径为Rx的圆柱体，10mm<Rx<Rc，负载阴极(6)的左端连接阴极(5)的右端，圆柱体侧面和右端面均为电子发射面；所述电子收集极(7)为在一个大的圆柱体中间挖出一个小圆柱体的结构，所述大的圆柱体的半径为Rs1，Rs1<Rin‑2mm，轴向长度为l6，所述小圆柱体的半径为Rs，Rs>Rx+10mm，Rs>Rc，2mm<Rs1‑Rs<4mm，轴向长度l7，l7<l6，小圆柱体的底部与负载阴极(6)右侧端面的轴向间距为l5,l5>20mm，l4+l5‑l7>10mm，l0＝l1+l2+l3+l4+l5+l6‑l7。