[发明专利]一种冷阴极正交场放大器及其应用结构

说明书

本发明涉及真空电子器件技术领域，公开了一种冷阴极正交场放大器及其应用结构。通过本发明创造，提供了一种采用冷阴极替代热阴极并实现与高频系统相配合的新型正交场放大器及其应用结构，不但简化了器件结构和电源设计，减小了整个器件的体积，还能够使来自高频系统的高频信号可对由冷阴极场致发射的电子流进行直接调制，并伴随着高频电磁波的能量增强，可放大场发射调制效应，进而使调制电子流更加易于与高频电磁波发生注波互作用及进行能量交换，实现对输入的高频信号进行放大的目的。

技术领域

本发明属于真空电子器件技术领域，具体涉及一种冷阴极正交场放大器及其应用结构。

背景技术

冷阴极是一类重要的阴极，通常采用场致发射，由于其不需要加热从而除去了热阴极装置中所必不可少的加热组件，大幅度地简化了阴极结构，具有启动速度快、不受温度波动和辐射的影响、功耗低等优点，有望成为新一代真空电子器件的理想电子发射源。

正交场放大器(Crossed Field Amplifier，CFA)是具有种类繁多和性能优越等特点的一种正交场器件，因为其具有电压小、效率高、成本低等一系列的特点，被国防装备大量使用。在正交场放大管中,因为前向波放大管发射机具有所需工作电压低、转换效率高、瞬时带宽较宽，并且相位稳定性好、重量较轻、体积较小等特点，所以正交场放大管在现代雷达中应用得很多。

现有正交场放大器中的阴极大多为热阴极，在热阴极中需要额外配置灯丝，使得器件结构较为复杂和体积较大，不但限制了工作可靠性的提高，还难以将其与高频系统相配合，实现高频信号的放大目的。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的热阴极缺点、器件体积较大和不易与高频系统相配合的问题，本发明目的在于提供一种冷阴极正交场放大器及其应用结构。

本发明所采用的技术方案为：

一种冷阴极正交场放大器，包括圆柱形腔体、阴极导电柱、绝缘挡板和慢波结构柱体，其中，所述阴极导电柱的外周表面设有冷阴极材料层；

所述圆柱形腔体为由圆柱形导电外壳体、第一导电板、第一绝缘板、第二导电板和第二绝缘板围成的密闭真空腔，其中，所述第一导电板同轴设置在所述圆柱形腔体的顶面且通过所述第一绝缘板连接所述圆柱形导电外壳体的顶面板，所述第二导电板同轴设置在所述圆柱形腔体的底面且通过所述第二绝缘板连接所述圆柱形导电外壳体的底面板，在所述圆柱形导电外壳体的外周壁体上开有一对环向对称设置且尺寸相同的高频信号输入接口和高频信号输出接口；

所述阴极导电柱竖直设置在所述圆柱形腔体的中轴线上，并使所述阴极导电柱的上端面连接所述第一导电板，使所述阴极导电柱的下端面连接所述第二导电板；

所述绝缘挡板竖直设置在所述圆柱形腔体中且位于所述高频信号输入接口与所述高频信号输出接口之间的对称线上，并使所述绝缘挡板的上端面连接所述顶面板，使所述绝缘挡板的下端面连接所述底面板，使所述绝缘挡板的外侧面连接所述外周壁体；

所述慢波结构柱体的数目为若干个且沿环向等间距地竖直布置在所述圆柱形腔体中，并使所述慢波结构柱体的上端面连接所述顶面板，使所述慢波结构柱体的下端面连接所述底面板；

在所述高频信号输入接口和所述高频信号输出接口中分别设有用于密封对应接口的绝缘窗片和与对应接口同轴的导电杆，所述导电杆的一端穿过对应的绝缘窗片，两导电杆的另一端分别连接一对相邻的慢波结构柱体，所述绝缘挡板处于前述相邻的两慢波结构柱体之间。

优化的，在所述外周壁体上还开设有抽气孔。

优化的，所述慢波结构柱体的横截面为T形面，并使所述慢波结构柱体的T形头部朝向所述阴极导电柱。

优化的，所述慢波结构柱体的数目介于4～100个。

优化的，所述阴极导电柱与所述慢波结构柱体的间距介于3～5mm之间。