[发明专利]可机械调频的L波段渡越时间振荡器

说明书

技术领域

本发明涉及高功率微波技术领域的微波源器件，尤其是一种可机械调频的L波段渡越时间振荡器，属于高功率微波技术领域。

背景技术

高功率微波通常指峰值功率大于100MW、频率在1～300GHz之间的电磁波，目前已经被广泛应用于定向能武器、雷达卫星、电子高能射频加速器、遥感及辐射测量等众多国防和工业领域。

高功率微波源是产生高功率微波辐射的核心部件，是利用强流电子束与谐振腔的互作用来产生高功率微波的。渡越时间振荡器是利用强流电子束与谐振腔中的本征驻波场进行能量交换的，具有高功率、高效率以及工作模式单一等特点，受到研究人员的广泛关注。

调频技术在通信、遥感、高功率微波效应测试等领域有着重要研究意义和应用价值，目前在相对论返波管及磁绝缘线振荡器中均有调频技术的研究，但在渡越时间振荡器中还未有相关研究。调频的两个重要指标，一是输出效率，二是调频范围。文献【Xingjun Ge,Huihuang Zhong,Baoliang Qian,Jun Zhang,Liang Gao,Zhenxing Jin,Yuwei Fan,and Jianhua Yang.An L-band coaxial relativistic backward wave oscillator with mechanical frequency tunability.Applied Physics Letters,2010,Vol.97,101503】中，实验得到可调频返波管的调频范围为4％，效率在8.5％以上。文献【Yuwei Fan,Xiaoyu Wang,Guolin Li,Hanwu Yang,Huihuang Zhong,and Jiande Zhang.Experimental demonstration of a tunable Load-Limited Magnetically Insulated Transmission Line Oscillator.IEEE Transactions on electron devices,2016,0018-9383】中，实验得到磁绝缘线振荡器的调频范围为13.6％，效率最高为15.2％。L波段的渡越时间振荡器由于具有腔数少、过模比低等特点，在调频应用中腔体内模式竞争弱，因此具有工作模式单一、输出效率高的潜在优势，是一种有望实现兼顾高效率和宽调频范围的可调频高功率微波器件。

研究L波段渡越时间振荡器具有代表性的是国防科学技术大学设计的器件【曹亦兵.基于渡越辐射新型高功率微波源的研究[D].国防科技大学，2012.】(以下称为现有技术1)。该结构分为阴极a、外导体b和内导体c，整个结构关于中心轴线旋转对称。为了叙述方便，下文中将沿轴线方向上靠近阴极的一侧称为左端，远离阴极的一侧称为右端。在二极管电压620kV、电流25kA、导引磁场0.5T的条件下，实验得到了约3.5GW的输出微波功率，微波频率1.64GHz，器件效率达到22.6％。

由上可知，L波段渡越时间振荡器具有结构简单、输出效率高等优点，但在渡越时间振荡器上还未有相关调频技术的研究，尤其是同时实现高效率和宽调频范围的渡越时间振荡器的技术方案尚未有公开报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种可机械调频的L波段渡越时间振荡器，克服通常渡越时间振荡器不可调频的问题，且可机械调频的L波段渡越时间振荡器输出效率高、可调频段宽、工作模式纯。

本发明的技术方案是：

一种可机械调频的L波段渡越时间振荡器，包括阴极1、内导体2、调节栓3、外导体4、密封帽安装座5，密封帽6、金属薄片7、调节杆8，整个结构关于中心轴线旋转对称，阴极1左端连接脉冲功率源的内导体，内导体2右端连接辐射系统的内导体，外导体4左端外接脉冲功率源的外导体，外导体4右端连接辐射系统的外导体。