一種雙波段相對論速調(diào)管放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及的是微波電子學(xué)器件領(lǐng)域，尤其是一種雙波段相對論速調(diào)管放大器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著高功率微波的發(fā)展，能夠產(chǎn)生兩個頻率的高功率微波源成為高功率微波技 術(shù)的一個新的發(fā)展方向，在國內(nèi)外都有相關(guān)的報道。國內(nèi)外研制的雙波段微波源是相對 論返波振蕩器和磁絕緣線振蕩器，如俄羅斯科學(xué)院應(yīng)用物理研究所的GinzburgNS等人 于2003研制的雙頻相對論返波振蕩器模擬得到功率1麗、效率10%、頻率分別為8. 8GHz 和 10. 3細(xì)Z的雙頻微波輸出（The4thIE邸InternationalConferenceonVacuum Electronics. 2003:181~182.);國內(nèi)中國工程物理研究院研制的雙頻磁絕緣線振蕩器， 在電子束電壓為53化V，電流為45. 5kA的條件下，模擬得到了穩(wěn)定的雙頻微波輸出，其微波 頻率分別為1. 28GHz和1. 50GHz，周期平均功率約為2. 65GW，功率效率約為11 % (強激光與 粒子束，2007, 19 (10) : 1702 ~1708)。
[0003] 由于相對論速調(diào)管放大器（簡稱RKA)具有高功率、高效率、輸出微波相位和幅度 穩(wěn)定的優(yōu)點，是一種重要的高功率微波源，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、直線加速器等 領(lǐng)域。但常規(guī)相對論速調(diào)管放大器采用單間隙高頻腔結(jié)構(gòu)且腔體尺寸不能機械調(diào)諧，通常 只能單波段工作，限制了RKA的應(yīng)用范圍。而對于雙波段RKA的研究，國內(nèi)外未見相關(guān)報道。 因此，為了提高RKA的工作性能和拓展其應(yīng)用范圍，需要設(shè)計雙波段工作的RKA，W促進高 功率微波源的實用化。
[0004] 在傳統(tǒng)服A輸入腔中，為了保證輸入腔中電場的角向均勻性和信號功率匹配注入 輸入腔，常采用工作模式的單間隙重入鼻錐同軸輸入腔，導(dǎo)致不通過調(diào)節(jié)腔體結(jié) 構(gòu)尺寸時輸入腔只能工作于一個頻點。
[0005] 傳統(tǒng)RKA常采用一個或兩個中間腔，中間腔的增加容易產(chǎn)生自激振蕩。為了得到 較高的調(diào)制電流強度，通常中間腔的諧振頻率都稍高于工作頻率且諧振于同一個波段，其 束流的基波分量一般達(dá)到85%W上，經(jīng)過傳統(tǒng)中間腔后的調(diào)制束流其基波分量互波轉(zhuǎn)換效 率較高，而調(diào)制束流的二倍頻分量約40%，因此二倍頻分量的互波轉(zhuǎn)換效率低。
[0006] 在傳統(tǒng)服A中，為了保證輸出微波功率高、頻譜單一，常采用固定尺寸的單間隙重 入鼻錐輸出腔，導(dǎo)致輸出腔只能工作于一個波段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的，就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種雙波段相對論速調(diào) 管放大器的技術(shù)方案，該方案采用同軸信號饋入結(jié)構(gòu)的多間隙輸入腔，采用兩個分別諧振 于低、高波段的中間腔，在輸出腔采用距離可調(diào)節(jié)的輸出過渡段，使輸入腔能夠工作于兩個 頻點，使束流在需要的輸出微波頻點得到較高調(diào)制，使輸出腔能工作于兩個波段輸出微波 的頻點。
[0008] 本方案是通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)的：
[0009] -種雙波段相對論速調(diào)管放大器，包括有漂移管、輸入腔、第一中間腔、第二中間 腔和輸出腔；輸入腔設(shè)置在漂移管靠近陰極的側(cè)壁上；輸出腔設(shè)置在漂移管遠(yuǎn)離陰極的一 端；第一中間腔設(shè)置在輸出腔和輸入腔之間的漂移管側(cè)壁上；第二中間腔設(shè)置在第一中間 腔和輸出腔之間的漂移管側(cè)壁上。
[0010] 作為本方案的優(yōu)選；輸入腔的信號輸入端設(shè)置有輸入同軸線外導(dǎo)體和輸入同軸線 內(nèi)導(dǎo)體；輸入腔內(nèi)部設(shè)置有兩個輸入腔隔環(huán)。
[0011] 作為本方案的優(yōu)選；第一中間腔靠近輸入腔端設(shè)置有中間腔鼻錐。
[0012] 作為本方案的優(yōu)選；第二中間腔內(nèi)設(shè)置有兩個中間腔隔環(huán)。
[0013] 作為本方案的優(yōu)選；輸出腔包括有支撐桿、輸出同軸線外導(dǎo)體、輸出同軸線內(nèi)導(dǎo)體 和收集極；輸出同軸線外導(dǎo)體設(shè)置在輸出腔的內(nèi)壁上；輸出同軸線內(nèi)導(dǎo)體設(shè)置在輸出腔內(nèi) 部并通過支撐桿與輸出同軸線外導(dǎo)體連接；輸出同軸線內(nèi)導(dǎo)體靠第二中間腔的一端與收集 極連接；輸出同軸線內(nèi)導(dǎo)體遠(yuǎn)離第二中間腔的一端與負(fù)載連接。
[0014] 作為本方案的優(yōu)選；輸出同軸線內(nèi)導(dǎo)體的外壁上設(shè)置有輸出過渡段。
[0015] 作為本方案的優(yōu)選；收集極上設(shè)置有輸出腔鼻錐。
[0016] 作為本方案的優(yōu)選；輸出過渡段與輸出腔鼻錐之間的軸向距離能夠調(diào)節(jié)。
[0017] 如上所述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點；1.采用S間隙輸入腔外加同軸線 輸入結(jié)構(gòu)，可W使輸入腔內(nèi)電場角向比較均勻的情況下利用S間隙輸入腔結(jié)構(gòu)在相同的橫 模下具有不同的縱向諧振模式，解決了雙波段RKA輸入結(jié)構(gòu)不需機械調(diào)節(jié)就可W工作于兩 個頻點的問題，且還便于高頻信號源及注入系統(tǒng)的設(shè)計；2.合理設(shè)計兩個分別諧振于低、 高波段的中間腔，利用速調(diào)管放大器特有的倍頻技術(shù)、強流RKA中束流高度的非線性調(diào)制 特性W及頻率控制技術(shù)，解決了束流在需要波段的頻率點得到較高調(diào)制而在不需要的頻率 點得到抑制的問題；3.采用同軸輸出腔，利用同軸諧振腔具有不同腔長的工作模式且只需 調(diào)節(jié)一個結(jié)構(gòu)尺寸就實現(xiàn)了雙波段微波穩(wěn)定輸出。該調(diào)節(jié)方式簡單且不需調(diào)節(jié)輸出腔的內(nèi) 外徑和禪合輸出結(jié)構(gòu)，便于實際福射天線系統(tǒng)的設(shè)計。
[0018] 同軸線信號饋入結(jié)構(gòu)，可W有效改善輸入腔中電場的角向均勻性；另外考慮其高 頻信號注入系統(tǒng)的經(jīng)濟成本和饋入的方便，本發(fā)明輸入腔需工作于低波段（如S波段）的 兩個頻率點，本發(fā)明利用S間隙輸入腔結(jié)構(gòu)在相同的橫模（如TM01模）下具有不同的縱向 諧振模式（如i31模、？ 71模和7 31模），解決了雙波段RKA輸入結(jié)構(gòu)可W工作于兩個頻點的 問題。即當(dāng)該腔工作于7JI模式時，其諧振頻率約為高波段（C波段）輸出微波頻率的一半 (S波段的第一個頻點）；當(dāng)其工作于IJT模式時，其諧振頻率為低波段（S波段的第二個頻 點）的另一個頻率點。本發(fā)明的輸入腔結(jié)構(gòu)簡單且不需機械調(diào)節(jié)，便于使用同一個高頻信 號源及注入系統(tǒng)。
[0019] 為了使RKA中間腔后的調(diào)制束流在兩個波段的輸出微波頻率點得到高于80%的 調(diào)制，本發(fā)明的中間腔利用速調(diào)管放大器特有的倍頻技術(shù)、強流RKA中束流高度的非線性 調(diào)制特性W及頻率控制技術(shù)，解決束流在需要的頻率點得到較高調(diào)制的問題。本發(fā)明為了 便于模式的控制，第一中間腔采用單重入鼻錐7X腔長的同軸腔，其諧振頻率稍高于低波 段第二個頻率點，用于調(diào)制低波段第二個頻率點的束流基波分量；第二中間腔采用工作于 in模的s間隙腔，其剛好諧振于低波段第一個頻率點的二倍頻處，用于調(diào)制低波段第一 個頻率點的束流二次諧波分量。另外，通過合理設(shè)計輸入腔和第一中間腔之間W及兩個中 間腔之間漂移管的距離，可W使束流在需要的頻率點得到高于80%的調(diào)制。
[0020] 同軸諧振腔具有不同腔長的工作模式（7ATMm，4ATMei，7XTMei....)可 W諧振于不同的頻率點，本發(fā)明只調(diào)節(jié)輸出腔腔長（即調(diào)節(jié)輸出過渡段與輸出腔鼻錐之間 的軸向距離）就可W實現(xiàn)雙波段輸出。當(dāng)輸出過渡段機械調(diào)節(jié)到圖1左端虛線處時，其諧振 于低波段的的第二個頻率點，工作模式為iATMm，當(dāng)輸出過渡段處于圖1中所示的軸向位 置不動時，其諧振于低波段的第一個頻率點的二倍頻處（高波段），工作模式為fXTMw。 本發(fā)明輸出腔只調(diào)節(jié)一個尺寸就可W實現(xiàn)雙波段輸出，該種調(diào)諧方式簡單，便于實際應(yīng)用。
[0021] 由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實質(zhì)性特點和顯著地進步，其實施 的有益效果也是顯而易見的。
【附圖說明】
[0022] 圖1是雙波段相對論速調(diào)管放大器的工作原理示意圖；
[0023] 圖2是傳統(tǒng)