[发明专利]一种频率在C、X波段转换的切伦科夫微波发生器

说明书

本发明公开了一种频率在C、X波段转换的切伦科夫微波发生器，所述螺线管磁场内设置有阴极座、阴极、阳极外筒、截止颈、C波段慢波结构、漂移段、X波段慢波结构和微波输出口，整个结构相对于中心轴线旋转对称，使两个波段均能实现较高的束‑波作用效率。通过设计漂移段的长度和半径，在与前后两个慢波叶片呈阶梯状分布时，能对两个波段的束‑波作用分别产生具有最优效果的峰值。

技术领域

本发明涉及微波源领域，具体地说，是涉及一种频率在C、X波段转换的切伦科夫微波发生器。

背景技术

高功率微波是强电磁脉冲的一种，其通常定义是指功率大于100MW、频率介于0.1-100GHz的电磁波，具有高功率和定向辐射等特点，在民用科技及国防军事领域，例如等离子体聚变、高能粒子加速器、超远距离雷达、定向能武器等方面，具有广阔的应用前景。上世纪70年代，伴随着脉冲功率技术、相对论电子学以及等离子体物理的发展，传统电真空器件与强流相对论电子束相结合形成了能够产生高功率微波的相对论电真空器件，即高功率微波源。高功率微波源利用特殊的电磁结构将强流电子束的能量转化为高功率微波的能量，是产生高功率微波系统的核心部件。受民用和军事应用的牵引，高功率微波源技术得到了迅速发展。

实际应用对高功率微波源提出了愈来愈高的要求，其发展趋势体现在：一是单个高功率微波源在一定体积、重量限制条件下追求更高指标，即进一步提高输出微波功率、脉宽以及提高重复运行频率等；二是对多个高功率微波源利用锁频锁相技术进行功率合成，从而得到较高功率输出；三是研制可调谐、可重复稳定运行的小型高功率微波器件。目前切伦科夫器件在上述前两方面被深入研究，并且成为最具应用前景的高功率微波源器件之一，也是高功率微波源器件研究领域的热点，尤其在高功率、长脉宽、高重频等方面具有明显优势，具体表现在：其微波产生机制是利用慢波结构降低电磁波的相速从而使之可与电子束发生切伦科夫相互作用，并且由于一般采用强磁场来约束电子束，使之能散度小、一致性好，因而束波能量转换效率高；通常采用无箔二极管，相比有箔二极管，可避免电子束直接轰击阳极箔产生阳极等离子体，故可避免因阳极等离子体膨胀引起的二极管闭合而导致的微波脉冲缩短问题；此外，无箔二极管结构也有利于器件工作过程中内部真空度的快速恢复，从而可实现重复频率运行。

频率调谐高功率微波源可应用于高功率微波系统中，根据不同作用目标，在线装订微波频率，增强作用效果。此外，频率调谐高功率微波源还可以应用于高功率微波效应研究之中。因此，频率调谐高功率微波源技术在国防和工业领域具有重要的应用价值，成为高功率微波源的重要发展方向之一，高功率微波源的频率调谐方式主要包括电调谐、机械调谐两种方式。电调谐指通过改变外加电压、导引磁场的大小实现工作频率调谐，机械调谐指通过改变器件电动力学结构实现工作频率调谐，目前国内外常见的调谐技术多是基于机械调谐方式实现的。

C波段(4GHz-8GHz)和X波段(8GHz-12GHz)微波在雷达、通信、遥感等方面有着可观的应用前景，成为高功率微波领域新的研究热点。因此，开展频率可在C、X波段转换的切伦科夫微波发生器研究具有重要的实用价值。

现有调频器件的调节方式复杂，在保持高真空的条件下，往往需要对多个结构参数通常大于2个)进行调节；辐射频率的调节带宽往往很窄，大多为在某一波段内进行微调。

因此，亟需采用新的设计思想，研究一种工作频率调节带宽大、结构参数调节方式简单的跨波段调节高功率微波源技术,因此需要一种能有效解决上述问题的频率在C、X波段转换的切伦科夫微波发生器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种频率在C、X波段转换的切伦科夫微波发生器，为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：