一種具有te10輸出模式的緊湊型相對論磁控管的制作方法
【專利摘要】本發明屬于高功率微波技術中的微波源【技術領域】，具體涉及一種能使軸向輸出的微波模式更加純凈，整個系統更加緊湊的具有矩形TE10輸出模式的相對論磁控管。針對目前軸向輸出相對論磁控管需要更加純凈的單一輸出模式的問題，和現有軸向輸出相對論磁控管難以滿足緊湊化、小型化等方面的需求的問題，提出了一種新型相對論磁控管，該磁控管通過磁控管陽極結構的改進，軸向輸出過渡段的設計，矩形輸出波導的設計以及外加磁場系統的設計，不僅可以直接軸向輸出更加純凈的矩形TE10模式微波，而且可以使得整個系統更加緊湊化、小型化。
【專利說明】一種具有TE10輸出模式的緊湊型相對論磁控管
【技術領域】
[0001]本發明屬于高功率微波技術中的微波源【技術領域】，具體涉及一種能使軸向輸出的微波模式更加純凈，整個系統更加緊湊的具有TElO輸出模式的相對論磁控管。
【背景技術】
[0002]美國高功率微波領域的權威人士James Benford從研制實用型的高功率微波系統角度出發，指出了未來高功率微波源的四個發展方向:(I)全面減小系統尺寸和重量，提高功耗比；(2)高重復頻率工作；(3)頻率可調諧；(4)長壽命。為了滿足未來高功率微波源的發展應用需求，研制出實用型的高功率微波源，具有結構簡單，效率高，頻率可調，適合長脈沖和高重復頻率運行等特點的相對論磁控管成了人們廣泛和深入研究的對象之一。相比徑向輸出相對論磁控管而言，結構更加緊湊的軸向輸出相對論磁控管在全面減小系統尺寸和重量方面具有更大的優勢，因而成為近期研究的一大熱點。
[0003]I軸向輸出相對論磁控管的發展狀況
[0004]2006年，美國新墨西哥大學M.1.Fuks教授等人通過調整A6磁控管的軸向輸出端口過渡到圓錐輸出喇叭的張角槽結構的數目2個、3個和6個，模擬實現了磁控管不同輻射模式TE11、TEOl和TE31的軸向輸出。在700kV和0.6T的工作條件下，該磁控管工作在Ji模式，工作頻率為2.18GHz，輸出功率在600MW左右【M.1.Fuks, N.F.Kovalev, A.D.Andreev, and E.Schamiloglu.Mode convers1n in a magnetron with axial extract1nof radiat1n [J].1EEE Trans.Plasma Sc1.，vol.34，n0.3，p.620，Jun.2006.]。
[0005]2007年，日本長岡技術大學M.Daimon等人在E.Schamiloglu等人的研究基礎上提出一種改進型結構的軸向輸出相對論磁控管【M.Daimonj W.Jiang.Modified configurat1nof relativistic magnetron with diffract1n output for efficiency improvement[J].Appl.Phys.Lett，2007，91 (19):191503.】?該磁控管通過在軸向輸出的過渡結構中增加一個角度變量Φ。，使得磁控管功率轉換效率得到大幅提升，模擬得到功率轉換效率為37%的結果。2008年，他們從實驗上也驗證了改進型結構有利于輸出功率的提高【M.Daimonj K.1tohj W.Jiang.Experimental demonstrat1n of relativistic magnetron with modifiedoutput configurat1n [J].Appl.Phys.Lett., 2008, 92(19): 191504.】。
[0006]2009年，中國國防科技大學李偉博士等人針對軸向輸出相對論磁控管輻射TEll模式效果差、效率低的情況，提出一種在軸向輸出結構的對稱張角槽中插入具有一定尺寸結構的過渡段的高效型結構，既較好地實現了 TEll模式的微波輻射，又提高了功率效率，粒子模擬效率最高達到43 %【W.Li and Y.-G.Liu.An efficient modeconvers1n configurat1n in relativistic magnetron with axial diffract1noutput [J].J.Appl.Phys., vol.106,n0.5,pp.053303 - 055305, Sep.2009.】? 2013年，他們從實驗上也驗證了高效型結構有利于輸出特性的改善【Wei Li，Yong-guiLiuj Jun Zhang, D1-fu Shi，and Wei—qi Zhang.Experimental investigat1ns on therelat1ns between configurat1ns and radiat1n patterns of a relativisticmagnetron with diffract1n output[J].J.Appl.Phys., vol.113, n0.2, pp.023304-1 -023304-4，Jan.2013.】。
[0007]目前已報道的軸向輸出相對論磁控管雖然在輸出模式特性和功率轉換效率方面有較大的改善，但是整個系統結構在緊湊化和小型化方面仍有不足。
[0008]2緊湊型相對論磁控管的發展狀況
[0009]2011年，中國國防科技大學李偉博士等人針對軸向輸出相對論磁控管互作用區中的電子束長距離軸向漂移的問題，提出了一種改進型外加磁場結構【W.Li and Y.G.Liu.Modified magnetic field distribut1n in relativistic magnetron with diffract1noutput for compact operat1n[J].Phys.Plasmas, vol.18,n0.2,pp.023103-1 -023103-4, Feb.2011.】。該磁場結構通過在輸出圓波導前端加載一組軸向磁場與磁控管互作用區軸向磁場反向的螺線管，使得軸向漂移電子束更快地打在軸向輸出結構上，不僅提高了功率轉換效率，而且減小了軸向輸出結構的軸向尺寸。2012年，他們在實驗上驗證了該外加磁場結構在提高效率，減小結構尺寸方面的作用【Wei Li, Yong-guiLiu, Ting Shu, Han-wu Yang, Yu-wei Fan, Cheng-wei Yuan, and Jun Zhang.Experimentaldemonstrat1n of a compact high efficient relativistic magnetron with directlyaxial radiat1n[J].Phys.Plasmas, vol.19, n0.1, pp.013105-1 - 013105-4，Jan.2012.】。
[0010]2012年，美國新墨西哥大學C.Leach博士等人通過在磁控管的軸向輸出端口直接連接一個與磁控管半徑尺寸相同的輸出圓波導，研究了磁控管中不同數目的輸出腔對輸出特性的影響。粒子模擬表明該新型軸向輸出結構使得整個系統結構在軸向上和徑向上更加緊湊化和小型化，從而使得軸向電子束漂移距離更短，外加磁場系統更緊湊，輸出模式更純凈。結構未經優化的該磁控管功率轉換效率在14%左右【C.Leach, S.Prasad, Μ.Fuks, and E.Schamiloglu.Compact relativistic magnetron with Gaussian radiat1npattern [J].1EEE Trans.Plasma Sc1., vol.40, n0.11, pp.3116 - 3120, Nov.2012.】。
[0011]目前，國際上對軸向輸出相對論磁控管的研究工作雖然在實現不同輸出模式，提高功率轉換效率，減小系統尺寸和重量，以及提高輸出模式純度等方面取得了較大進展，但是關于同時能使輸出模式更純凈，整個系統更緊湊，且功率轉換效率較高的軸向輸出相對論磁控管的報道較為少見，因此，對于同時具有以上特點的相對論磁控管的研究具有重要的價值。
【發明內容】
[0012]本發明要解決的技術問題是針對目前軸向輸出相對論磁控管需要更加純凈的單一輸出模式的問題，和現有軸向輸出相對論磁控管難以滿足緊湊化、小型化等方面的需求的問題，提出了一種新型相對論磁控管，該磁控管通過磁控管陽極結構的改進、軸向輸出過渡段的設計、矩形輸出波導的設計以及外加磁場系統的設計，不僅可以直接軸向輸出更加純凈的矩形TElO模式微波，而且可以使得整個系統更加緊湊化、小型化。
[0013]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0014]一種具有TElO輸出模式的緊湊型相對論磁控管，由同軸輸入結構、諧振腔結構、軸向輸出過渡段、矩形輸出波導和外加磁場系統組成。同軸輸入結構軸向外接磁控管的諧振腔結構，磁控管的諧振腔結構軸向外接軸向輸出過渡段，軸向輸出過渡段軸向外接矩形輸出波導，外加磁場系統安裝在同軸輸入結構、磁控管諧振腔結構和軸向輸出過渡段的外圍圓柱空間區域。
[0015]所述同軸輸入結構由陰極連接桿和同軸外筒組成。陰極連接桿與同軸外筒的軸向中心線重合。陰極連接桿半徑與磁控管陰極半徑R。相等，同軸外筒內徑與磁控管諧振腔半徑Rv相等。
[0016]所述諧振腔結構由具有2(2N+1)個諧振腔的典型磁控管結構(其中N= 1，2，3，4，5均可)和磁控管中陽極塊的改進結構組成。具有2(2N+1)個諧振腔的典型磁控管結構主要包括陰極和陽極。陰極固定在同軸輸入結構中的陰極連接桿上，位于同軸外筒的軸向中心線上。2(2N+1)個沿同軸外筒內壁圓周角向周期分布的陽極塊構成陽極。陽極塊之間的腔構成諧振腔。磁控管工作在η模式上，即磁控管中相鄰兩個諧振腔的電場相位相差180度。磁控管中陽極塊的改進結構是指將每個陽極塊的光滑內表面改造為具有凹槽或突起結構的內表面。其中，凹槽與突起的結構沿圓周角向交替分布在陽極塊內表面上，凹槽或突起的角向中心線均與所在陽極塊的角向中心線重合，凹槽或突起的軸向長度均與陽極塊的軸向長度Hm相同，八&和Λ Rp分別表示凹槽和突起結構的徑向深度，和θρ分別表示凹槽和突起結構的角向寬度。凹槽與突起的徑向深度和角向寬度根據優化效果確定。
[0017]所述軸向輸出過渡段由磁控管的互作用區軸向過渡段、輸出腔軸向過渡段和非輸出腔軸向過渡段組成，整體長度為H。。磁控管的互作用區的端口橫截圓面與矩形輸出波導中心的內接圓橫截面之間形成的線性漸變過渡段，構成互作用區軸向過渡段。選取磁控管中一組角向相對的兩個諧振腔，命名為輸出腔，并將其他諧振腔命名為非輸出腔。輸出腔的端口橫截面與矩形輸出波導的橫截面之間形成的線性漸變過渡段，構成輸出腔軸向過渡段。
[0018]非輸出腔軸向過渡段米用兩種方案。方案一:各個非輸出腔的端口橫截面以關于軸線方向的傾斜角α徑向向內漸變到互作用區軸向過渡段，構成非輸出腔軸向過渡段，其中傾斜角α根據優化效果確定。方案二:兩個相鄰的非輸出腔的端口橫截面與這兩腔之間的陽極塊端口橫截面直接軸向外接一個角向寬度相等且軸向長度為Hf的扇形波導,構成非輸出腔軸向過渡段，其中長度Hf根據優化效果確定。
[0019]所述矩形輸出波導由一長為L寬為W的矩形波導組成。矩形波導的軸向中心線與磁控管的軸向中心線重合。矩形波導橫截面的長度L和寬度W根據優化效果確定。
[0020]所述外加磁場系統由兩個螺線管組成。在同軸輸入結構，磁控管的諧振腔結構和軸向輸出過渡段的外圍圓柱空間區域，圍繞磁控管的軸向方向加載兩組螺線管，分別表示為螺線管I和螺線管II。兩組螺線管分居磁控管諧振腔結構的軸向中心平面的兩側。兩組螺線管同步觸發，且在磁控管互作用區內產生的軸向磁場大小和方向一致。
[0021]采用本發明可以達到以下技術效果:
[0022](I) 一種具有TElO輸出模式的緊湊型相對論磁控管通過設計陽極塊的改進結構使得磁控管輸出的微波起振時間更短，功率轉換效率更高。
[0023](2)設計軸向輸出過渡段不僅使得工作在π模式上的磁控管直接軸向輸出矩形TElO模式微波，而且使得軸向輸出過渡段在徑向和軸向上更加緊湊化和小型化，還使得互作用區中軸向漂移的電子迅速打在軸向輸出過渡段上，減少了漂移電子對輸出微波能量的吸收幾率，提高了功率轉換效率。
[0024](3)設計外加磁場系統使得互作用區中軸向磁場的分布更加均勻，電子束與微波的相互作用更加充分，且整個磁控管系統更加緊湊化和小型化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明一種具有TElO輸出模式的緊湊型相對論磁控管的整體縱截面圖；
[0026]圖2為同軸輸入結構的橫截面圖；
[0027]圖3為磁控管諧振腔結構的組成圖:(a)磁控管諧振腔結構的立體圖，(b)磁控管諧振腔結構的橫截面圖，(C)磁控管諧振腔結構的縱截面圖；
[0028]圖4為軸向輸出過渡段設計方案一的組成圖:
[0029](a)軸向輸出過渡段的立體圖，(b)軸向輸出過渡段的真空部分的立體圖，(C)軸向輸出過渡段的縱截面圖及其兩端口的橫截面圖，(d)軸向輸出過渡段軸向中心處的橫截面圖；
[0030]圖5為軸向輸出過渡段設計方案二的組成圖:
[0031](a)軸向輸出過渡段的立體圖，(b)軸向輸出過渡段的真空部分的立體圖，(C)軸向輸出過渡段的縱截面圖及其兩端口的橫截面圖，(d)軸向輸出過渡段軸向中心處的橫截面圖；
[0032]圖6為矩形輸出波導的橫截面圖；
[0033]圖7為外加磁場系統的組成圖:
[0034](a)外加磁場系統的立體圖，(b)外加磁場系統的縱截面圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作出說明:
[0036]一種具有TElO輸出模式的緊湊型相對論磁控管，由同軸輸入結構1、諧振腔結構
2、軸向輸出過渡段3、矩形輸出波導4和外加磁場系統5組成，如圖1所示，同軸輸入結構I軸向外接磁控管的諧振腔結構2，磁控管的諧振腔結構2軸向外接軸向輸出過渡段3，軸向輸出過渡段3軸向外接矩形輸出波導4，外加磁場系統5安裝在同軸輸入結構1、磁控管諧振腔結構2和軸向輸出過渡段3的外圍圓柱空間區域。
[0037]所述同軸輸入結構I如圖2所示。其中，101為陰極連接桿，102為同軸外筒。陰極連接桿101與同軸外筒102的軸向中心線重合。陰極連接桿101半徑與磁控管陰極半徑Rc相等，同軸外筒102內徑與磁控管諧振腔半徑Rv相等。
[0038]所述諧振腔結構2的設計如圖3所示。其中，102為同軸外筒，201為陰極，202為陽極，203為諧振腔，204為凹槽，205為突起。Re、Ra和Rv分別為陰極半徑，陽極半徑和諧振腔半徑；Θ為諧振腔張角；Hm為陽極塊的軸向長度；△艮和ARp分別表示凹槽和突起結構的徑向深度，Θ ^和θ p分別表示凹槽和突起結構的角向寬度，它們的值根據優化效果確定。
[0039]所述諧振腔結構2由具有2 (2N+1)個諧振腔的典型磁控管結構(其中N = 1，2，3，4，5均可)和磁控管中陽極塊的改進結構組成。具有2(2N+1)個諧振腔的典型磁控管結構主要包括陰極201和陽極202。陰極201固定在同軸輸入結構I中的陰極連接桿101上，位于同軸外筒102的軸向中心線上。2(2N+1)個沿同軸外筒內壁圓周角向周期分布的陽極塊構成陽極202。陽極塊之間的腔構成諧振腔203。磁控管中陽極塊的改進結構是指將每個陽極塊的光滑內表面改造為具有凹槽204或突起205結構的內表面。其中，凹槽與突起的結構沿圓周角向交替分布在陽極塊內表面上，凹槽或突起的角向中心線均與所在陽極塊的角向中心線重合，凹槽或突起的軸向長度均與陽極塊的軸向長度Hni相同。
[0040]通過以上設計，當2(2N+1)腔磁控管工作在π模式時，磁控管中相鄰兩個諧振腔的電場相位相差180度，使得角向相對的兩個諧振腔的電場方向一致。通過在陽極塊上設置凹槽和突起使得磁控管輸出的微波起振時間更短，功率轉換效率更高。
[0041]所述軸向輸出過渡段3的設計如圖4、圖5所不。其中，圖4為方案一，圖5為方案二，301為磁控管互作用區端口的橫截圓面，302為矩形輸出波導中心的內接圓橫截面，303為互作用區軸向過渡段，304為磁控管輸出腔的端口橫截面，305為矩形輸出波導的橫截面，306為輸出腔軸向過渡段，307為磁控管非輸出腔的端口橫截面，308為非輸出腔軸向過渡段，H。為軸向輸出過渡段的軸向長度，α為方案一中非輸出腔關于軸線方向徑向向內漸變的傾斜角，Hf的為方案二中非輸出腔軸向外接的扇形波導的軸向長度。
[0042]軸向輸出過渡段3由磁控管的互作用區軸向過渡段303、輸出腔軸向過渡段306和非輸出腔軸向過渡段308組成，整體長度為H。。磁控管的互作用區的端口橫截圓面301與矩形輸出波導中心的內接圓橫截面302之間形成的線性漸變過渡段，構成互作用區軸向過渡段303。選取磁控管中一組角向相對的兩個諧振腔，命名為輸出腔，并將其他諧振腔命名為非輸出腔。輸出腔的端口橫截面304與矩形輸出波導的橫截面305之間形成的線性漸變過渡段，構成輸出腔軸向過渡段306。
[0043]非輸出腔軸向過渡段308米用兩種方案。方案一:各個非輸出腔的端口橫截面307以關于軸線方向的傾斜角α徑向向內漸變到互作用區軸向過渡段303，構成非輸出腔軸向過渡段308，其中傾斜角α根據優化效果確定。方案二:兩個相鄰的非輸出腔的端口橫截面307與這兩腔之間的陽極塊端口橫截面直接軸向外接一個角向寬度相等且軸向長度為Hf的扇形波導，構成非輸出腔軸向過渡段308，其中長度Hf根據優化效果確定。
[0044]通過以上設計，軸向輸出過渡段3不僅使得工作在π模式上的2(2Ν+1)腔磁控管直接軸向輸出矩形TElO模式微波，而且使得軸向輸出過渡段在徑向和軸向上更加緊湊化和小型化，還使得互作用區中軸向漂移的電子迅速打在軸向輸出過渡段上，減少了漂移電子對輸出微波能量的吸收幾率，提高了功率轉換效率。
[0045]所述矩形輸出波導4的設計如圖6所示。其中，L和W分別為矩形波導橫截面的長度和寬度。矩形波導的軸向中心線與磁控管的軸向中心線重合。對于工作在π模式上的固定頻率的2(2Ν+1)腔磁控管，矩形輸出波導橫截面的長度L和寬度W不僅影響磁控管輸出模式的傳輸與截止，而且影響磁控管的功率轉換效率，因此它們的值需要根據優化效果來確定。
[0046]通過以上設計，對于工作在π模式上的固定頻率的2(2Ν+1)腔磁控管，矩形輸出波導4在保證磁控管輸出純凈的矩形TElO模式的前提下，通過調整矩形波導的長度或寬度，能夠使得磁控管的功率轉換效率得到改善。
[0047]所述外加磁場系統5的設計如圖7所示。其中，501為螺線管I，502為螺線管II。在同軸輸入結構、磁控管的諧振腔結構和軸向輸出過渡段的外圍圓柱空間區域，圍繞磁控管的軸向方向加載兩組螺線管501和502，分別表示為螺線管I和螺線管II。兩組螺線管分居磁控管諧振腔結構的軸向中心平面的兩側。兩組螺線管同步觸發，且在磁控管互作用區內產生的軸向磁場大小和方向一致。
[0048]通過以上設計，外加磁場系統5不僅使得互作用區中軸向磁場的分布更加均勻，電子束與微波的相互作用更加充分，而且使得整個磁控管系統更加緊湊化和小型化。
[0049]按照方案一的設計模擬實現了工作頻率為2.50GHz的具有矩形TElO輸出模式的緊湊型相對論磁控管(相應尺寸設計為:? = 10.0mm, Ra = 21.0mm, Rv = 42.1mm, Δ Rr =Δ Rp = 1.0mm, θ=20。，θΓ=θρ = 5。，Hm = 72mm, Hc = 100.0mm, α = 68.8。，L =84.2mm, W = 24.0mm, N = I)。在工作電壓為360kV，軸向磁場為0.4T的條件下，輸出微波功率為409.2MW，功率轉換效率為21.9%，微波起振時間為25ns。
[0050]按照方案二的設計模擬實現了工作頻率為2.52GHz的具有矩形TElO輸出模式的緊湊型相對論磁控管(相應尺寸設計為:R。= 10.0mm, Ra = 21.0mm, Rv = 42.1mm, Δ Rr=Δ Rp = 1.0mm, θ=20。，θΓ=θρ = 5。，Hm = 72mm, Hc = 100.0mm, Hf = 75mm, L =84.2mm, W = 24.0mm, N = I)。在工作電壓為360kV，軸向磁場為0.4T的條件下，輸出微波功率為419.0MW，功率轉換效率為24.0%，微波起振時間為25ns。
[0051 ] 以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種具有TE1輸出模式的緊湊型相對論磁控管，其特征在于:所述磁控管由同軸輸入結構(I)、諧振腔結構(2)、軸向輸出過渡段(3)、矩形輸出波導(4)和外加磁場系統(5)組成，所述同軸輸入結構⑴軸向外接所述諧振腔結構(2)，所述諧振腔結構(2)軸向外接所述軸向輸出過渡段(3)，所述軸向輸出過渡段(3)軸向外接所述矩形輸出波導(4)，所述外加磁場系統(5)安裝在所述同軸輸入結構(I)、諧振腔結構(2)和軸向輸出過渡段(3)的外圍圓柱空間區域； 所述同軸輸入結構(I)由陰極連接桿(101)和同軸外筒(102)組成，陰極連接桿(101)與同軸外筒(102)的軸向中心線重合，陰極連接桿(101)半徑與磁控管陰極半徑R。相等，同軸外筒(102)內徑與磁控管諧振腔半徑Rv相等； 所述諧振腔結構(2)由具有2(2N+1)個諧振腔的典型磁控管結構和磁控管中陽極塊的改進結構組成，所述具有2(2N+1)個諧振腔的典型磁控管結構主要包括陰極(201)和陽極(202)，所述陰極(201)固定在同軸輸入結構(I)中的陰極連接桿(101)上，位于同軸外筒(102)的軸向中心線上，所述陽極(202)由2(2N+1)個沿同軸外筒(102)內壁圓周角向周期分布的陽極塊構成，陽極塊之間的腔構成諧振腔(203);所述磁控管中陽極塊的改進結構為將每個陽極塊的光滑內表面設計成具有凹槽(204)或突起(205)結構的內表面，其中，凹槽(204)與突起(205)的結構沿圓周角向交替分布在陽極塊內表面上，凹槽(204)或突起(205)的角向中心線均與所在陽極塊的角向中心線重合，凹槽(204)或突起(205)的軸向長度均與陽極塊的軸向長度Hm相同，ARr和ARp分別表示凹槽(204)和突起(205)結構的徑向深度，Θ,和9 p分別表示凹槽(204)和突起(205)結構的角向寬度，凹槽(204)與突起(205)的徑向深度和角向寬度根據優化效果確定； 所述軸向輸出過渡段(3)由磁控管的互作用區軸向過渡段(303)、輸出腔軸向過渡段(306)和非輸出腔軸向過渡段(308)組成，整體長度為H。，所述磁控管的互作用區的端口橫截圓面(301)與矩形輸出波導中心的內接圓橫截面(302)之間形成的線性漸變過渡段，構成互作用區軸向過渡段(303)，選取磁控管中一組角向相對的兩個諧振腔，命名為輸出腔，并將其他諧振腔命名為非輸出腔，輸出腔的端口橫截面(304)與矩形輸出波導的橫截面(305)之間形成的線性漸變過渡段，構成輸出腔軸向過渡段(306);各個非輸出腔的端口橫截面(307)以關于磁控管軸線方向的傾斜角α徑向向內漸變到互作用區軸向過渡段(303)，構成非輸出腔軸向過渡段(308)，其中傾斜角α根據優化效果確定； 所述矩形輸出波導(4)由一長為L寬為W的矩形波導組成，所述矩形波導的軸向中心線與磁控管的軸向中心線重合，矩形波導橫截面的長度L和寬度W根據優化效果確定；所述外加磁場系統(5)由兩個螺線管組成，在同軸輸入結構(I)、諧振腔結構(2)和軸向輸出過渡段(3)的外圍圓柱空間區域，圍繞磁控管的軸向方向加載兩組螺線管，分別表示為螺線管I (501)和螺線管II (502)，兩組螺線管分居磁控管諧振腔結構(2)的軸向中心平面的兩側，兩組螺線管同步觸發，且在磁控管互作用區內產生的軸向磁場大小和方向一致。
2.一種如權利要求1所述具有TElO輸出模式的緊湊型相對論磁控管，其特征在于:所述軸向輸出過渡段⑶中的非輸出腔軸向過渡段(308)還可以通過兩個相鄰的非輸出腔的端口橫截面(307)與這兩腔之間的陽極塊端口橫截面直接軸向外接一個角向寬度相等且軸向長度為Hf的扇形波導構成，其中長度Hf根據優化效果確定。
3.—種如權利要求1或2所述具有TElO輸出模式的緊湊型相對論磁控管，其特征在于:N = 1、2、3、4 或 5。
4.一種如權利要求1所述具有TElO輸出模式的緊湊型相對論磁控管，其特征在于:R。=10.0mm，Ra = 21.0mm，Rv = 42.1mm，Δ Rr = Δ Rp = 1.0mm，θ=20。，Qr=Qp = 5。，Hm=72mm，Hc = 100.0mm，a = 68.8° , L = 84.2mm，W = 24.0mm，N = I。
5.—種如權利要求2所述具有TElO輸出模式的緊湊型相對論磁控管，其特征在于:R。=10.0mm，Ra = 21.0mm，Rv = 42.1mm，Δ Rr = Δ Rp = 1.0mm，θ=20。，Qr=Qp = 5。，Hm=72mm，Hc = 100.0mm，Hf = 75mm，L = 84.2mm，W = 24.0mm，N = I。
【文檔編號】H01J23/02GK104183445SQ201410452109
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2014年9月5日
【發明者】史迪夫, 錢寶良, 王弘剛, 李偉, 杜廣星 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學