軸向輸出圓極化te11同軸波導模式的緊湊型磁控管的制作方法
【專利摘要】本發明屬于微波技術中的微波源技術領域，具體涉及一種可以直接輸出較為純凈的圓極化TE11同軸波導模式的緊湊型磁控管。所述磁控管基于全腔軸向提取技術，通過對諧振腔結構的互作用區和非互作用區的設計，提取腔結構的設計，同軸輸出結構的設計以及外加磁場系統的設計，既可以直接輸出較為純凈的圓極化TE11同軸波導模式，且可以較為容易地實現和控制該波導模式旋轉方向的反轉，還可以直接輸出較為純凈的TEM同軸波導模式。
【專利說明】
軸向輸出圓極化TE11同軸波導模式的緊湊型磁控管
技術領域
[0001]本發明屬于微波技術中的微波源技術領域，具體涉及一種既可以直接輸出較為純凈的圓極化TEll同軸波導模式，且可以較為容易地實現和控制該波導模式旋轉方向的反轉，還可以直接輸出較為純凈的TEM同軸波導模式的緊湊型磁控管。
【背景技術】
[0002]無論是線極化還是圓極化，在遠場具有準高斯分布的微波在民用和軍用領域都有著極其廣泛的應用。為了高效地獲得這種微波，發射天線通常需要直接饋入TEll模式或者TEM模式。尤其是圓極化TEl I模式，它對于發射天線輻射圓極化的準高斯分布的微波具有極其重要的作用。至今為止，在不利用模式轉換器的情況下，雖然各種結構和原理的微波源能在輸出波導中產生各種不同的波導模式，但是在已有的文獻報道中很難見到一種能直接輸出圓極化TEl I模式的微波源。
[0003]磁控管是一種能產生不同波導模式的微波源，例如圓波導中的TEOI，TElI，TE21，TE31，或TE41模式，矩形波導中的TElO模式，同軸波導中的TEM模式，等等。在2012年，BradW.Hoff等人基于全腔軸向提取技術模擬研究了一種能輸出TEM模式的磁控管。該磁控管采用6個諧振腔并工作在模上，在1.025GHz的工作頻率上獲得了功率轉換效率高于55 %的?100兆瓦級的高功率微波輸出【13.?.!10€;1^，厶.0.616611￥00(1，？.]\]\^1(1&111，&11(1M.D.Haworth.All Cavity-Magnetron Axial Extract1n Technique[J].IEEETrans.Plasma Sc1., vol.40 ,n0.11 ,p.3046 ,Nov.2012.】。這種能直接產生TEM模式微波的能力，加上磁控管既有的高功率，高效率，高重復頻率運行以及寬范圍頻率調諧的特點，使得磁控管與其他微波源相比更具有吸引力和競爭力。為了進一步探索和挖掘具有全腔軸向提取技術的磁控管的性能潛力，滿足微波更高的應用需求，本發明提出了一種能直接軸向輸出圓極化TEl I同軸波導模式的緊湊型磁控管。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是針對目前微波應用對圓極化TEll模式饋源的迫切需求的問題，和現有微波源難以直接輸出圓極化TE 11模式的問題，提出了一種軸向輸出圓極化TEll同軸波導模式的緊湊型磁控管。該磁控管基于全腔軸向提取技術，通過對諧振腔結構的互作用區和非互作用區的設計，提取腔結構的設計，同軸輸出結構的設計以及外加磁場系統的設計，既可以直接輸出較為純凈的圓極化TEll同軸波導模式，且可以較為容易地實現和控制該波導模式旋轉方向的反轉，還可以直接輸出較為純凈的TEM同軸波導模式。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0006]軸向輸出圓極化TEll同軸波導模式的緊湊型磁控管，由同軸輸入結構、諧振腔結構、提取腔結構、同軸輸出結構和外加磁場系統組成。為了描述方便，定義Z軸方向為軸向，R軸方向為徑向。同軸輸入結構軸向右接諧振腔結構，諧振腔結構軸向右接提取腔結構，提取腔結構軸向右接同軸輸出結構，外加磁場系統安裝在同軸輸入結構和諧振腔結構的外圍圓柱空間區域，且它們的軸向中心線均重合。
[0007]所述同軸輸入結構由同軸輸入外筒，同軸輸入外導體和陰極連接桿組成。同軸輸入外筒，同軸輸入外導體和陰極連接桿三者的左端面平齊。同軸輸入外筒和陰極連接桿之間的腔構成同軸輸入腔。
[0008]所述諧振腔結構由互作用區的諧振腔結構和非互作用區的諧振腔結構組成。所述互作用區的諧振腔結構由互作用區諧振腔外筒，互作用區陽極和互作用區陰極組成。所述互作用區諧振腔外筒軸向連接在同軸輸入外筒的右端。所述互作用區陽極由2N(其中N=3，4，5，6，7，8，9，10均可)個沿互作用區諧振腔外筒內壁圓周角向周期分布的金屬塊構成。互作用區陽極與互作用區諧振腔外筒的左右端面平齊。互作用區陽極金屬塊之間的腔構成互作用區諧振腔。所述互作用區陰極軸向連接在所述陰極連接桿的右端，位于整個磁控管的軸向中心線上。所述非互作用區的諧振腔結構由非互作用區諧振腔外筒，非互作用區陽極和非互作用區陰極組成。所述非互作用區諧振腔外筒軸向連接在互作用區諧振腔外筒的右端。所述非互作用區陽極由2N個沿非互作用區諧振腔外筒內壁圓周角向周期分布的金屬塊構成。非互作用區陽極與非互作用區諧振腔外筒的左右端面平齊。非互作用區陽極金屬塊之間的腔構成非互作用區諧振腔。所述非互作用區陰極軸向連接在所述互作用區陰極的右端，位于整個磁控管的軸向中心線上。
[0009]所述提取腔結構由耦合腔，前段提取腔，中段提取腔和后段提取腔組成。所述耦合腔由2N個沿非互作用區諧振腔外筒(即耦合筒)內壁圓周角向周期分布的耦合口構成。耦合腔的右端面與耦合筒的右端面平齊。所述前段提取腔由前段提取腔外筒，提取腔左端板，前段提取腔隔板和耦合筒構成。前段提取腔的右端面與耦合筒的右端面平齊。所述提取腔左端板軸向連接在前段提取腔外筒的左端。所述前段提取腔隔板，由N個沿前段提取腔外筒內壁圓周角向周期分布的金屬塊構成。前段提取腔外筒，前段提取腔隔板和耦合筒三者的右端面平齊。所述中段提取腔由中段提取腔外筒，中段提取腔隔板和中段提取腔內筒構成。所述中段提取腔，其內徑由左端線性漸變到右端，外徑由左端線性漸變到右端，角向寬度由左端線性漸變到右端，且中段提取腔的左端面與前段提取腔的右端面平齊。所述中段提取腔外筒軸向連接在前段提取腔外筒的右端，其內徑由左端線性漸變到右端。所述中段提取腔隔板軸向連接在前段提取腔隔板的右端，由N個沿中段提取腔外筒內壁圓周角向周期分布的金屬塊構成，其內徑由左端線性漸變到右端，外徑由左端線性漸變到右端，角向寬度由左端線性漸變到右端。所述中段提取腔內筒軸向連接在耦合筒的右端，其外徑由左端線性漸變到右端。中段提取腔外筒，中段提取腔隔板和中段提取腔內筒三者的左右端面平齊。所述后段提取腔由后段提取腔外筒，后段提取腔隔板和后段提取腔內筒構成。后段提取腔的左端面與中段提取腔的右端面平齊。所述后段提取腔外筒軸向連接在中段提取腔外筒的右端。所述后段提取腔隔板軸向連接在中段提取腔隔板的右端，由N個沿后段提取腔外筒內壁圓周角向周期分布的金屬塊構成。所述后段提取腔內筒軸向連接在中段提取腔內筒的右端。后段提取腔外筒，后段提取腔隔板和后段提取腔內筒三者的左右端面平齊。
[0010]所述同軸輸出結構由同軸輸出外筒和同軸輸出內筒構成。所述同軸輸出外筒軸向連接在后段提取腔外筒的右端。所述同軸輸出內筒軸向連接在后段提取腔內筒的右端。同軸輸出外筒和同軸輸出內筒的左右端面平齊。同軸輸出外筒和同軸輸出內筒之間的腔構成同軸輸出腔。
[0011]所述外加磁場系統由一組螺線管構成。所述螺線管安裝在同軸輸入結構和諧振腔結構的外圍圓柱空間區域。外加磁場系統的軸向中心面與互作用區陽極的軸向中心面重入口 O
[0012I通過以上設計，具有2N個諧振腔的磁控管在不同的結構參數和工作參數(工作電壓和軸向磁場)的條件下，可在互作用區陽極和互作用區陰極之間的空間區域產生不同數目的電子輪輻，在同軸輸出腔右端得到不同的波導模式。其中，結構參數通過模擬軟件優化來確定，工作電壓通過對同軸輸入結構加載電壓來獲得，軸向磁場通過對外加磁場系統中的螺線管通以一定的電流來獲得。當磁控管產生N-1個電子輪輻時，該磁控管諧振腔的工作模式為(Ν-1/Ν)π模，在同軸輸出腔右端可得到圓極化TEll同軸波導模式。當磁控管產生N個電子輪福時，該磁控管諧振腔的工作模式為31模，在同軸輸出腔右端可得到TEM同軸波導模式。當磁控管產生Ν+1個電子輪輻時，該磁控管諧振腔的工作模式為(Ν+1/Ν)π模，在同軸輸出腔右端可得到圓極化TEl I同軸波導模式。
[0013]采用本發明可以達到以下技術效果:
[0014](1)相比較于文獻【13.￥.!10打，八.0.6『6611￥00(1，？.了.]\1&『(1&111，&11(1M.D.Haworth.All Cavity-Magnetron Axial Extract1n Technique[J].IEEETrans.Plasma Sc1.,vol.40 ,n0.11 ,p.3046,Nov.2012.】，由于本發明引入了非互作用區諧振腔結構，將提取腔設置在非互作用區諧振腔結構外圍區域，使得外加磁場系統可以較小的徑向尺寸安裝在互作用區諧振腔結構外圍區域，整個系統更加緊湊化、小型化。
[0015](2)相比較于文獻【13.￥.!10打，八.0.6『6611￥00(1，？.了.]\1&『(1&111，&11(1M.D.Haworth.All Cavity-Magnetron Axial Extract1n Technique[J].IEEETrans.Plasma Sc1.,vol.40 ,n0.11 ,p.3046,Nov.2012.】，由于本發明引入了非互作用區諧振腔結構，將提取腔設置在非互作用區諧振腔結構外圍區域，使得諧振腔結構產生的微波的工作頻率，輸出功率，轉換效率等對互作用區結構以外的結構參數擾動的敏感性降低，工作性能更具有魯棒性。
[0016](3)相比較于其他微波源，本發明可以直接輸出較為純凈的圓極化TEll同軸波導模式，且可以較為容易地實現和控制該波導模式旋轉方向的反轉。
[0017](4)本發明通過調整個別結構參數和電壓磁場參數，還可以直接輸出較為純凈的TEM同軸波導模式。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明軸向輸出圓極化TEll同軸波導模式的緊湊型磁控管的整體縱剖面圖；
[0019]圖2為磁控管結構的縱剖面圖；
[0020]圖3為同軸輸入結構的組成圖:(a)同軸輸入結構的立體圖，(b)同軸輸入結構的Sal橫截面圖，(C)同軸輸入結構的Sa2橫截面圖；
[0021 ]圖4為諧振腔結構的組成圖:(a)諧振腔結構的立體圖，(b)諧振腔結構的Sbl橫截面圖，(C)諧振腔結構的Sb2橫截面圖；
[0022]圖5為提取腔結構和同軸輸出結構的組成圖:(a)提取腔結構和同軸輸出結構的立體圖，(b)提取腔結構的^工橫截面圖，(C)提取腔結構的&2橫截面圖，(d)提取腔結構的Sc3橫截面圖，(e)提取腔結構的Sd橫截面圖，(f)同軸輸出結構的3(11橫截面圖；
[0023]圖6為外加磁場系統的組成圖:(a)外加磁場系統的立體圖，(b)外加磁場系統的縱剖面圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作出進一步說明。
[0025]軸向輸出圓極化TEll同軸波導模式的緊湊型磁控管如圖1所示，由同軸輸入結構A、諧振腔結構B、提取腔結構C、同軸輸出結構D和外加磁場系統E組成。為了描述方便，定義圖1中Z軸方向為軸向，R軸方向為徑向。同軸輸入結構A軸向右接諧振腔結構B，諧振腔結構B軸向右接提取腔結構C，提取腔結構C軸向右接同軸輸出結構D，外加磁場系統E安裝在同軸輸入結構A和諧振腔結構B的外圍圓柱空間區域，且它們的軸向中心線均重合。
[0026]所述同軸輸入結構A如圖2和圖3所不，由同軸輸入外筒AO，同軸輸入外導體Al和陰極連接桿A2組成。所述同軸輸入外筒AO內徑為Ra3，軸向長度為Hal+Ha2。所述同軸輸入外導體Al內徑為Ra2，外徑為Ra3，軸向長度為Hal。所述陰極連接桿A2半徑為Ral，軸向長度為Hal+Ha2。同軸輸入外筒AO，同軸輸入外導體Al和陰極連接桿A2三者的左端面平齊。同軸輸入外筒AO和陰極連接桿A2之間的腔構成同軸輸入腔A3。
[0027]上述參數之間滿足下述關系:0〈Ral〈Ra2〈Ra3。
[0028]所述諧振腔結構B如圖2和圖4所示，由互作用區的諧振腔結構和非互作用區的諧振腔結構組成。所述互作用區的諧振腔結構由互作用區諧振腔外筒BOa，互作用區陽極BI和互作用區陰極B2組成。所述互作用區諧振腔外筒BOa軸向連接在同軸輸入外筒AO的右端，其內徑為辦3，軸向長度為迅1。所述互作用區陽極81由2“其中~ = 3，4，5，6，7，8，9，10均可)個沿互作用區諧振腔外筒BOa內壁圓周角向周期分布的金屬塊構成，其內徑為Rb2，外徑為Rb3，角向寬度為180°/N-0bl，軸向長度為Hbl。互作用區陽極BI與互作用區諧振腔外筒BOa的左右端面平齊。互作用區陽極金屬塊之間的腔構成互作用區諧振腔B3，其角向寬度為0bl。所述互作用區陰極B2軸向連接在所述陰極連接桿A2的右端，位于整個磁控管的軸向中心線上，其半徑為Rbl，軸向長度為Hbl。
[0029]所述非互作用區的諧振腔結構由非互作用區諧振腔外筒BOb，非互作用區陽極B4和非互作用區陰極B5組成。所述非互作用區諧振腔外筒BOb軸向連接在互作用區諧振腔外筒BOa的右端，其內徑為Rb6，軸向長度為Hb2。所述非互作用區陽極B4由2N個沿非互作用區諧振腔外筒BOb內壁圓周角向周期分布的金屬塊構成，其內徑為Rb5，外徑為Rb6，角向寬度為18O°/N-0b2，軸向長度為Hb2。非互作用區陽極B4與非互作用區諧振腔外筒BOb的左右端面平齊。非互作用區陽極金屬塊之間的腔構成非互作用區諧振腔B6，其角向寬度為0b2。所述非互作用區陰極B5軸向連接在所述互作用區陰極B2的右端，位于整個磁控管的軸向中心線上，其半徑為Rb4，軸向長度為Hb3。
[0030]上述參數之間滿足下述關系:O〈Rbl〈Rb2〈Rb3，O〈Rb4〈Rb5〈Rb6，O〈0bl〈18O°/N，O〈0b2〈180。/No
[0031]所述提取腔結構C如圖2和圖5(a)_(e)所示，由耦合腔Cl，前段提取腔C5，中段提取腔C8和后段提取腔Cl I組成。
[0032]所述耦合腔Cl由2N個沿非互作用區諧振腔外筒BOb(即耦合筒C4)內壁圓周角向周期分布的耦合口構成，其內徑為Rb6，外徑為Ru，角向寬度為，軸向長度為Hc2。耦合腔Cl的右端面與耦合筒C4的右端面平齊。
[0033]所述前段提取腔C5由前段提取腔外筒COa，提取腔左端板C2，前段提取腔隔板C3和耦合筒C4構成。所述前段提取腔C5，其內徑為Rcl，外徑為Rc2，角向寬度為Qc2，軸向長度為Hcl+Hc2，且前段提取腔C5的右端面與耦合筒C4的右端面平齊。所述前段提取腔外筒COa，其內徑為Rc2，軸向長度為Hcl+Hc2。所述提取腔左端板C2軸向連接在前段提取腔外筒COa的左端，其內徑為Rcl，外徑為Rc2。所述前段提取腔隔板C3，由N個沿前段提取腔外筒COa內壁圓周角向周期分布的金屬塊構成，其內徑為Rci，外徑為Rc2，角向寬度為360° /Ν-θο2，軸向長度為Hcl+Hc2。前段提取腔外筒COa，前段提取腔隔板C3和耦合筒C4三者的右端面平齊。
[0034]所述中段提取腔CS由中段提取腔外筒COb，中段提取腔隔板C6和中段提取腔內筒C7構成。所述中段提取腔CS，其內徑由左端1^線性漸變到右端Rc3，外徑由左端1^2線性漸變到右端Ra角向寬度由左端0c2線性漸變到右端0c3，軸向長度為Hc3，且中段提取腔CS的左端面與前段提取腔C5的右端面平齊。所述中段提取腔外筒COb軸向連接在前段提取腔外筒COa的右端，其內徑由左端1^2線性漸變到右端Rc4，軸向長度為Hc3。所述中段提取腔隔板C6軸向連接在前段提取腔隔板C3的右端，由N個沿中段提取腔外筒COb內壁圓周角向周期分布的金屬塊構成，其內徑由左端Ru線性漸變到右端Ru，外徑由左端1^2線性漸變到右端Rc4，角向寬度由左端360° /N-0c2線性漸變到右端360° /Ν-θο3，軸向長度為Hc3。所述中段提取腔內筒C7軸向連接在耦合筒C4的右端，其外徑由左端Rcl線性漸變到右端Rc3，軸向長度為Hc3 ο中段提取腔外筒COb，中段提取腔隔板C6和中段提取腔內筒C7三者的左右端面平齊。
[0035]所述后段提取腔ClI由后段提取腔外筒COc，后段提取腔隔板C9和后段提取腔內筒Cl O構成。所述后段提取腔Cl I，其內徑為Rc3，外徑為Rc4，角向寬度為0c3，軸向長度為Hc4，且后段提取腔Cll的左端面與中段提取腔CS的右端面平齊。所述后段提取腔外筒COc軸向連接在中段提取腔外筒COb的右端，其內徑為Rc4，軸向長度為Hc4。所述后段提取腔隔板C9軸向連接在中段提取腔隔板C6的右端，由N個沿后段提取腔外筒COc內壁圓周角向周期分布的金屬塊構成，其內徑為Rc3，外徑為Rc4，角向寬度為360° /Ν-θο3，軸向長度為Hc4。所述后段提取腔內筒ClO軸向連接在中段提取腔內筒C7的右端，其外徑為Ru，軸向長度為Hd。后段提取腔外筒COc，后段提取腔隔板C9和后段提取腔內筒ClO三者的左右端面平齊。
[0036]上述參數之間滿足下述關系:0〈Rb6〈Rcl〈Rc2，0〈Rc3〈Rc4，O〈0cl< 0b2<0.50c2 < 0.50c3，0<Hc2<Hb2o
[0037]所述同軸輸出結構D如圖2，圖5(a)和圖5(f)所示，由同軸輸出外筒DO和同軸輸出內筒Dl構成。所述同軸輸出外筒DO軸向連接在后段提取腔外筒COc的右端，其內徑為Rd2，軸向長度為Hdl。所述同軸輸出內筒Dl軸向連接在后段提取腔內筒ClO的右端，其外徑為Rdl，軸向長度為Hdl ο同軸輸出外筒DO和同軸輸出內筒Dl的左右端面平齊。同軸輸出外筒DO和同軸輸出內筒Dl之間的腔構成同軸輸出腔D2。
[0038]上述參數之間滿足下述關系:(KRdKRd2。
[0039]所述外加磁場系統E如圖6所示，由一組螺線管構成。所述螺線管安裝在同軸輸入結構A和諧振腔結構B的外圍圓柱空間區域。外加磁場系統E的軸向中心面與互作用區陽極BI的軸向中心面Bxy重合。
[0040]通過以上設計，具有2N個諧振腔的磁控管在不同的結構參數和工作參數(工作電壓和軸向磁場)的條件下，可在互作用區陽極BI和互作用區陰極B2之間的空間區域產生不同數目的電子輪輻，在同軸輸出腔D2右端得到不同的波導模式。其中，結構參數通過模擬軟件優化來確定，工作電壓通過對同軸輸入結構A加載電壓來獲得，軸向磁場通過對外加磁場系統E中的螺線管通以一定的電流來獲得。當磁控管產生N-1個電子輪輻時，該磁控管諧振腔的工作模式為(Ν-1/Ν)π模，在同軸輸出腔D2右端可得到圓極化TEll同軸波導模式。當磁控管產生N個電子輪輻時，該磁控管諧振腔的工作模式為模，在同軸輸出腔D2右端可得到TEM同軸波導模式。當磁控管產生Ν+1個電子輪輻時，該磁控管諧振腔的工作模式為(Ν+1/Ν)4莫，在同軸輸出腔D2右端可得到圓極化TEll同軸波導模式。
[0041 ]實施例一:國防科技大學按照以上設計方案模擬實現了工作模式為4/5JT模的軸向輸出圓極化TEll同軸波導模式的緊湊型磁控管(相應尺寸設計為:同軸輸入結構:Ral =9.0mm,Ra2 = 18.0mm,Ra3 = 30.0mm1Hai = 18.0mm,Ha2 = 18.0mm；諧振腔結構:N = 5 ,Rbi =9.0mm,Rb2 = 18.0mm，Rb3 = 30.0mm,Rb4 = 9.0mm1Rbs= 18.0mm,Rb6 = 32.0mm，0bi= 18。, Qb2 =18。，Hbi = 72.0mm,Hb2 = 62.5mm，Hb3= 18.0mm;提取腔結構:Rci = 34.0mm，RC2 = 48.0mm,RC3 =34.0mm，Rc4 = 48.0mm, 9cl = 18°，9c2 = 54°，9c3 = 67.5° , Hci = 8.0mm, HC2 = 32.5mm, HC3 =40.0mm,HC4 = 40.0mm；同軸輸出結構:Rdi = 34.0mm，Rd2 = 48.0mm ,Hdi = 70.0mm.)。在工作電壓為280kV，軸向磁場為0.4T的條件下，該磁控管的工作頻率為4.19GHz，輸出功率為423.0Mff，功率轉換效率為49.2%,微波起振時間為1ns。
[0042]實施例二:國防科技大學按照以上設計方案模擬實現了工作模式為π模的軸向輸出TEM同軸波導模式的緊湊型磁控管(相應尺寸設計為:同軸輸入結構:Ral = 11.0mm，Ra2 =18.0mm,Ra3 = 30.0mm，Hai = 18.0mm，Ha2 = 18.0mm；諧振腔結構:N = 5 ,Rbi = 11.0mm,Rb2 =18.0mm, Rb3 = 30.0mm，Rb4= 11.0mm1Rbs = 18.0mm, Rb6 = 32.0mm , 9bi = 18° , Qb2= 18° ,Hbi =72.0mm，Hb2 = 62.5mm,Hb3 = 18.0mm;提取腔結構:Rci = 34.0mm ,Rc^ = 48.0mm，RC3 = 34.0mm，RC4=48.0mm，9cl = 18。, 0c2 = 54°，9c3 = 67.5。,Hci = 8.0mm,HC2 = 32.5mm,HC3 = 40.0mm,HC4 =30.0mm;同軸輸出結構:Rdi = 34.0mm，Rd2 = 48.0mm,Hdi = 70.0mm.)。在工作電壓為220kV，軸向磁場為0.4T的條件下，該磁控管的工作頻率為4.29GHz，輸出功率為476.0Mff，功率轉換效率為56.7%，微波起振時間為12ns。
[0043]實施例三:國防科技大學按照以上設計方案模擬實現了工作模式為6/5JT模的軸向輸出圓極化TEll同軸波導模式的緊湊型磁控管(相應尺寸設計為:同軸輸入結構:Ral =13.0mm，Ra2 = 18.0mm，Ra3 = 30.0mm，Hai = 18.0mm，Ha2 = 18.0mm;諧振腔結構:N = 5，Rbi =13.0mm，Rb2 = 18.0mm，Rb3 = 30.0mm,Rb4= 13.0mm，Rb5 = 18.0mm，Rb6 = 32.0mm, 9bi = 18°，9^2 =18。，Hbi = 72.0mm,Hb2 = 62.5mm，Hb3= 18.0mm;提取腔結構:Rci = 34.0mm，RC2 = 48.0mm,RC3 =34.0mm，Rc4=48.0mm，9c1 = 9° , 0c2 = 54° , 9C3 = 67.5°，Hci = 8.0mm，Hc2 = 32.5mm，Hc3 = 40.0mm，Hc4 = 34.0mm；同軸輸出結構:Rdi = 34.0mm，Rd2 = 48.0mm,Hdi = 70.0mm.)。在工作電壓為160kV，軸向磁場為0.4T的條件下，該磁控管的工作頻率為4.27GHz，輸出功率為11.0Mff，功率轉換效率為19.0 %，微波起振時間為I Ons。
[0044]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。
【主權項】
1.一種軸向輸出圓極化TEll同軸波導模式的緊湊型磁控管，其特征在于:所述磁控管由同軸輸入結構、諧振腔結構、提取腔結構、同軸輸出結構和外加磁場系統組成，同軸輸入結構軸向右接諧振腔結構，諧振腔結構軸向右接提取腔結構，提取腔結構軸向右接同軸輸出結構，外加磁場系統安裝在同軸輸入結構和諧振腔結構的外圍圓柱空間區域，且它們的軸向中心線均重合； 所述同軸輸入結構由同軸輸入外筒，同軸輸入外導體和陰極連接桿組成，同軸輸入外筒，同軸輸入外導體和陰極連接桿三者的左端面平齊，同軸輸入外筒和陰極連接桿之間的腔構成同軸輸入腔； 所述諧振腔結構由互作用區的諧振腔結構和非互作用區的諧振腔結構組成，所述互作用區的諧振腔結構由互作用區諧振腔外筒，互作用區陽極和互作用區陰極組成，所述互作用區諧振腔外筒軸向連接在同軸輸入外筒的右端，所述互作用區陽極由2N個沿互作用區諧振腔外筒內壁圓周角向周期分布的金屬塊構成，N= 3，4，5，6，7，8，9，10，互作用區陽極與互作用區諧振腔外筒的左右端面平齊，互作用區陽極金屬塊之間的腔構成互作用區諧振腔，所述互作用區陰極軸向連接在所述陰極連接桿的右端，位于整個磁控管的軸向中心線上，所述非互作用區的諧振腔結構由非互作用區諧振腔外筒，非互作用區陽極和非互作用區陰極組成，所述非互作用區諧振腔外筒軸向連接在互作用區諧振腔外筒的右端，所述非互作用區陽極由2N個沿非互作用區諧振腔外筒內壁圓周角向周期分布的金屬塊構成，非互作用區陽極與非互作用區諧振腔外筒的左右端面平齊，非互作用區陽極金屬塊之間的腔構成非互作用區諧振腔，所述非互作用區陰極軸向連接在所述互作用區陰極的右端，位于整個磁控管的軸向中心線上； 所述提取腔結構由耦合腔，前段提取腔，中段提取腔和后段提取腔組成，所述耦合腔由2N個沿非互作用區諧振腔外筒內壁圓周角向周期分布的耦合口構成，耦合腔的右端面與耦合筒的右端面平齊，所述前段提取腔由前段提取腔外筒，提取腔左端板，前段提取腔隔板和耦合筒構成，前段提取腔的右端面與耦合筒的右端面平齊，所述提取腔左端板軸向連接在前段提取腔外筒的左端，所述前段提取腔隔板，由N個沿前段提取腔外筒內壁圓周角向周期分布的金屬塊構成，前段提取腔外筒，前段提取腔隔板和耦合筒三者的右端面平齊，所述中段提取腔由中段提取腔外筒，中段提取腔隔板和中段提取腔內筒構成，所述中段提取腔，其內徑由左端線性漸變到右端，外徑由左端線性漸變到右端，角向寬度由左端線性漸變到右端，且中段提取腔的左端面與前段提取腔的右端面平齊，所述中段提取腔外筒軸向連接在前段提取腔外筒的右端，其內徑由左端線性漸變到右端，所述中段提取腔隔板軸向連接在前段提取腔隔板的右端，由N個沿中段提取腔外筒內壁圓周角向周期分布的金屬塊構成，其內徑由左端線性漸變到右端，外徑由左端線性漸變到右端，角向寬度由左端線性漸變到右端，所述中段提取腔內筒軸向連接在耦合筒的右端，其外徑由左端線性漸變到右端，中段提取腔外筒，中段提取腔隔板和中段提取腔內筒三者的左右端面平齊，所述后段提取腔由后段提取腔外筒，后段提取腔隔板和后段提取腔內筒構成，后段提取腔的左端面與中段提取腔的右端面平齊，所述后段提取腔外筒軸向連接在中段提取腔外筒的右端，所述后段提取腔隔板軸向連接在中段提取腔隔板的右端，由N個沿后段提取腔外筒內壁圓周角向周期分布的金屬塊構成，所述后段提取腔內筒軸向連接在中段提取腔內筒的右端，后段提取腔外筒，后段提取腔隔板和后段提取腔內筒三者的左右端面平齊； 所述同軸輸出結構由同軸輸出外筒和同軸輸出內筒構成，所述同軸輸出外筒軸向連接在后段提取腔外筒的右端，所述同軸輸出內筒軸向連接在后段提取腔內筒的右端，同軸輸出外筒和同軸輸出內筒的左右端面平齊，同軸輸出外筒和同軸輸出內筒之間的腔構成同軸輸出腔； 所述外加磁場系統由一組螺線管構成，所述螺線管安裝在同軸輸入結構和諧振腔結構的外圍圓柱空間區域，外加磁場系統的軸向中心面與互作用區陽極的軸向中心面重合。
【文檔編號】H01J25/50GK105869973SQ201610307422
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月11日
【發明人】史迪夫, 錢寶良, 王弘剛
【申請人】中國人民解放軍國防科學技術大學