’、陽極外筒203 ’、截止頸204 ’、前置反射腔211’、漂移段212’、慢波結(jié)構(gòu)205’、微波輸出口 208’、螺線管磁場209’、提取腔214’，整個(gè)結(jié)構(gòu)關(guān)于中心軸線旋轉(zhuǎn)對稱。陰極座201 ’ 一端外接脈沖功率源的內(nèi)導(dǎo)體，陰極202 ’是一個(gè)壁厚僅為0.1mm的薄壁圓筒，陰極202’的外半徑仏’等于電子束的半徑，陰極202’套在陰極座201’的另一端。陽極外筒203’的一端外接脈沖功率源的外導(dǎo)體。截止頸204’呈圓盤狀，內(nèi)半徑為R2’，R2’>Ri ’ ο前置反射腔211 ’呈圓盤狀，內(nèi)半徑等于截止頸204 ’的內(nèi)半徑R2 ’，外半徑R7 ’滿足R7 ’ >R2’。漂移段212’是一個(gè)半徑為R2’、長度為L2’的圓柱形結(jié)構(gòu)。慢波結(jié)構(gòu)205’由六個(gè)相同的慢波葉片組成，每個(gè)慢波葉片的內(nèi)表面均是梯形結(jié)構(gòu)，最大外半徑R4’、最小內(nèi)半徑R5’，長度為U’。其中長度為U’約為工作波長λ的二分之一。提取腔214’介于慢波結(jié)構(gòu)205’與微波輸出口 208’之間，是一個(gè)外半徑為R8’、長度為L4’的圓盤形結(jié)構(gòu)。提取腔214’的一端與陽極外筒203 ’之間所圍成的圓環(huán)空間為微波輸出口 208 ’。在該RBWO運(yùn)行中，陰極202 ’產(chǎn)生的相對論電子束與慢波結(jié)構(gòu)205 ’決定TMo1模式的電磁波進(jìn)行束波相互作用，產(chǎn)生的高功率微波從微波輸出口 208’輸出。數(shù)值仿真中，通過改變前置反射腔211’至慢波結(jié)構(gòu)205’的距離、調(diào)整提取腔214 ’的寬度，得到了調(diào)諧帶寬約8%、中心頻率9.6GHz、功率效率約33%的微波調(diào)整結(jié)果O
[0048]該方案需要通過同時(shí)調(diào)節(jié)漂移段212’的長度L2’、提取腔214’的寬度L4’，才能實(shí)現(xiàn)對工作頻率的調(diào)節(jié)，該調(diào)節(jié)方式不但復(fù)雜，而且難以準(zhǔn)確控制，對各部件的加工精度要求較高。該微波源僅只能在X這一個(gè)波段(對應(yīng)一個(gè)工作模式)上實(shí)現(xiàn)調(diào)諧帶寬約8 %的頻率調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)頻率范圍窄，更無法實(shí)現(xiàn)跨波段調(diào)節(jié)。
[0049]圖3為背景介紹部分中提到的現(xiàn)有技術(shù)3中公開的緊湊型低頻段頻率可調(diào)RBWO結(jié)構(gòu)示意圖。該結(jié)構(gòu)包括陰極座301’、陰極302’、陽極外筒303’、截止頸304’、慢波結(jié)構(gòu)305’、內(nèi)導(dǎo)體306’、收集極307’、微波輸出口 308’、螺線管磁場309’、支撐桿310’、模式轉(zhuǎn)換器315 ’、輻射口 316 ’和密封板317 ’，整個(gè)結(jié)構(gòu)關(guān)于中心軸線旋轉(zhuǎn)對稱。陰極302 ’是一個(gè)壁厚僅為0.1mm的薄壁圓筒，外半徑仏’等于電子束的半徑，套在陰極座301’的另一端上。陰極座301’的一端外接脈沖功率源的內(nèi)導(dǎo)體，陽極外筒303’左端外接脈沖功率源的外導(dǎo)體。截止頸304’呈圓盤狀，內(nèi)半徑為R2SR2^IV。慢波結(jié)構(gòu)305’由五個(gè)慢波葉片組成，每個(gè)慢波葉片的內(nèi)表面均是梯形結(jié)構(gòu)，梯形結(jié)構(gòu)的最大外半徑R4 ’與最小內(nèi)半徑R5 ’滿足R4’ >R5 ’ >R2 ’，梯形結(jié)構(gòu)的長度L1 ’約為工作波長λ的二分之一。內(nèi)導(dǎo)體306 ’是一個(gè)半徑為R3 ’的圓柱體，通過右端的外螺紋與收集極相連。收集極307’為圓筒狀，在左端面挖有環(huán)形凹槽307a’，環(huán)形凹槽307a ’的內(nèi)半徑Rn ’和外半徑R1Q ’根據(jù)陰極302 ’的內(nèi)半徑R1 ’來選取，滿足R1 ’ >Ri ’ >Rn ’，環(huán)形凹槽307a ’的長度L8 ’約為工作波長λ的三分之一。收集極307 ’右端是外半徑為R9 ’的圓筒，且?guī)?nèi)螺紋，與模式轉(zhuǎn)換器315’的左端面相連。模式轉(zhuǎn)換器315’左端為圓筒狀，左端開口且?guī)饴菁y，右端為錐形結(jié)構(gòu)。支撐桿310’共有兩排，第一排支撐桿310a’放在距離收集極左端面為Liq ’的位置，Liq ’ >Ls ’。第二排支撐桿310b ’與第一排支撐桿310a ’之間的距離L11 ’約為工作波長λ的四分之一。輻射口 316 ’的右端為圓筒狀，圓筒內(nèi)半徑為R12 ’，R12 ’ >Re ‘ ο密封板317’是一個(gè)圓盤，利用抽真空時(shí)輻射口內(nèi)外的壓力差通過密封槽壓在輻射口上。密封板317’能維持RBWO內(nèi)部為真空環(huán)境。在該RBWO運(yùn)行中，陰極302’產(chǎn)生的相對論電子束與由慢波結(jié)構(gòu)305 ’和內(nèi)導(dǎo)體306 ’決定的準(zhǔn)TEMiq模式的電磁波進(jìn)行束波作用，產(chǎn)生的高功率微波從微波輸出口 308’輸出。
[0050]實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)內(nèi)導(dǎo)體的半徑R3 ’在0.5-1.75cm范圍內(nèi)改變時(shí)，輸出微波功率1.15GW，微波頻率在1.65-1.55GHz范圍內(nèi)可調(diào)，調(diào)諧帶寬約6%。該方案并未看考慮到可以通過調(diào)制該方案通過調(diào)節(jié)內(nèi)導(dǎo)體306’的長度來實(shí)現(xiàn)對頻率的調(diào)節(jié)。而是對內(nèi)導(dǎo)體306’的半徑R3’調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對工作頻率調(diào)節(jié)，整個(gè)調(diào)頻過程中，需要改變內(nèi)導(dǎo)體的徑向尺寸，為實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)在線機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)制造難度較大，調(diào)節(jié)方式復(fù)雜，為了保持R3 ’半徑處于該范圍內(nèi)，調(diào)整準(zhǔn)確度較難控制；而且該裝置也僅能實(shí)現(xiàn)在L這一個(gè)波段(一個(gè)工作模式)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)調(diào)諧帶寬約6%的頻率調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍較窄，工作頻段較低，完全無法2個(gè)不同波段之間跨波段調(diào)節(jié)。
[0051]參見圖4?5，本發(fā)明提供的X、Ku波段可調(diào)高功率微波源，包括依序嵌設(shè)于陽極外筒403內(nèi)的截止頸404、前置反射腔411和慢波結(jié)構(gòu)405以及設(shè)置陽極外筒403內(nèi)延伸的陰極座401和陰極402，還包括用于調(diào)節(jié)輸出微波頻率和功率的內(nèi)導(dǎo)體406和收集極407，內(nèi)導(dǎo)體407設(shè)置于陽極外筒403內(nèi)，內(nèi)導(dǎo)體406的一端在陽極外筒403內(nèi)延伸，另一端固定連接于收集極407上；收集極407上開設(shè)有L形凹槽407a，L形凹槽407a為一端敞口的環(huán)形槽；內(nèi)導(dǎo)體406的長度為L6，隨著L6的改變，所輸出微波的頻率和功率改變。通過調(diào)節(jié)內(nèi)導(dǎo)體長度L6，可以改變器件的工作模式，實(shí)現(xiàn)工作頻率跨X、Ku波段轉(zhuǎn)換，并且還能進(jìn)行X波段或Ku波段內(nèi)的頻率微調(diào)節(jié)。從而實(shí)現(xiàn)大范圍和小范圍的波段調(diào)節(jié)。
[0052]本發(fā)明提供的微波源通過設(shè)置L形凹槽，該L形凹槽利用敞口處引入的電子束，利用另一側(cè)封閉處的內(nèi)壁收集發(fā)散的殘余電子束，可以有效降低內(nèi)壁表面電子束密度，削弱因電子束轟擊內(nèi)壁產(chǎn)生的二次電子對輸出微波脈寬的影響，抑制脈沖縮短現(xiàn)象，此外還能通過改變高功率微波源末端的不連續(xù)性調(diào)節(jié)相位，增強(qiáng)電子束與電磁波之間的相互作用。
[0053]本發(fā)明提供的X、Ku波段可調(diào)高功率微波源，包括陰極座401、陰極402、陽極外筒403、截止頸404、前置反射腔411、慢波結(jié)構(gòu)405、內(nèi)導(dǎo)體406、收集極407、微波輸出口 408、螺線管磁場409和支撐桿。整個(gè)的X、Ku波段可調(diào)高功率微波源關(guān)于中心軸線旋轉(zhuǎn)對稱。陰極座401的一端外接脈沖功率源的內(nèi)導(dǎo)體(圖中未示出)。陰極座401的另一端上套設(shè)有陰極402。陰極座401設(shè)置于陽極外筒403內(nèi)，陽極外筒403的一端外接脈沖功率源的外導(dǎo)體(圖中未示出)。截止頸404呈圓盤狀，內(nèi)半徑為R2，RAR1。前置反射腔411呈圓盤狀，內(nèi)半徑等于截止頸404內(nèi)半徑R2，外半徑R7滿足R7>R2。
[0054]優(yōu)選的，L6在O?8.4cm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，輸出X波段微波，該波段內(nèi)的頻率調(diào)節(jié)帶寬約為I % ; L6在8.5-11.7cm范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)，輸出Ku波段微波，該波段內(nèi)頻率調(diào)節(jié)帶寬約為1%。通過調(diào)節(jié)能實(shí)現(xiàn)所輸出微波的跨波段輸出，同時(shí)還能在不同波段內(nèi)進(jìn)行小范圍調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)在該波段內(nèi)頻率帶寬的I %的調(diào)節(jié)。此處的約為是指在I %
[0055]優(yōu)選的，慢波結(jié)構(gòu)405由九個(gè)慢波葉片組成，每個(gè)慢波葉片的內(nèi)表面為周期排布的矩形槽。采用該結(jié)構(gòu)的慢波結(jié)構(gòu)405能實(shí)現(xiàn)對不同波段微波的調(diào)節(jié)。
[0056]更優(yōu)選的，慢波結(jié)構(gòu)405上的單個(gè)慢波葉片的槽底半徑R4與最小內(nèi)半徑R5滿足R4>R5>R2，矩形結(jié)構(gòu)的長度1^ 一般取值為工作波長λ的0.40-0.60倍。按此設(shè)置能實(shí)現(xiàn)內(nèi)導(dǎo)體406和收集極407配合，提高對微波波段調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性。內(nèi)導(dǎo)體406與慢波結(jié)構(gòu)405同軸。
[0057]具體的，在本實(shí)施例中約為工作波長λ的二分之一。
[0058]截止頸404、前置反射腔411和慢波結(jié)構(gòu)405依序沿軸向緊貼陽極外筒403的內(nèi)壁嵌設(shè)于陽極外筒403的外筒內(nèi)壁上并固定。螺線管磁場409套設(shè)于陽極外筒403的外壁上。
[0059]參見圖6，內(nèi)導(dǎo)體406是一個(gè)半徑為R3的圓柱體，內(nèi)導(dǎo)體406—端在陽極外筒403內(nèi)延伸，另一端通過外螺紋與收集極407相連。例如可以為在收集極407左端面中心部分加工出半徑為R3的孔，內(nèi)導(dǎo)體406右端由孔穿入收集極407中，在收集極407內(nèi)部通過螺母固定，通過螺母