【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高功率微波，具体地说涉及一种内外级联相对论速调管放大器及其使用方法。
技术介绍
1、高功率微波是指峰值功率大于100mw，频率范围1ghz-100ghz的电磁波。由于高功率微波技术在众多领域中有重要的应用前景，因此吸引了国内外研究者的广泛关注，并得到了快速的发展。各类高功率微波源相继被研制，由于相对论速调管具有稳频稳相、高增益、高峰值功率、高效率等特点，在新型加速器、高功率雷达、新型通信系统等领域都有广泛的应用，使其成为非常有潜力的一类高功率微波源。为了适应高功率微波系统发展需要，相对论速调管放大器小型化、可靠性等方面亟需突破。
2、相对论速调管放大器的增益指标是衡量放大器的一个非常重要的指标，传统的相对论速调管放大器的增益一般小于55db。为了实现吉瓦级的高功率微波放大，输入信号一般需要数十千瓦，一个数十kw的种子源本身体积、重量、以及功耗往往较大，不利于系统向小型化、低功耗发展。另外，数十kw信号馈入需要高功率容量的矩形波导进行传输，矩形波导组成的输入耦合器转弯半径大、自身尺寸大导致器件横向尺寸增大，需要增大聚焦磁体内径，以容纳输入耦合器系统，导致聚焦磁体的体积和功耗增大。因此，如何满足相对论速调管放大器向小型化、低功耗、高增益方向发展的需求，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的种种不足，现提出一种内外级联相对论速调管放大器及其使用方法，以解决现有技术相对论速调管放大器存在增益低、输入信号功率需求大、功耗大以及体积大的
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种内外级联相对论速调管放大器，包括：
4、电子束发射单元，用于产生电子束；
5、电子束调制单元，用于电子束的调制以及群聚，所述电子束调制单元的输入端与所述电子束发射单元的输出端相连，所述电子束调制单元包括相套设且同轴线设置的内部相对论速调管放大器和外部相对论速调管放大器，所述内部相对论速调管放大器的输出端与所述外部相对论速调管放大器的输入端相连；
6、输入同轴传输线，用于将种子源微波信号引入到所述内部相对论速调管放大器的输入端；
7、以及输出波导，用于将放大后微波信号传输至外设辐射系统。
8、本技术方案进一步设置为，所述内部相对论速调管放大器包括内器件电子束通道，所述内器件电子束通道位于所述电子束调制单元的中轴线上，由内器件电子束通道的入口端至其出口端依次设有内器件输入腔、内器件中间腔以及内器件输出腔，所述内器件输入腔与所述输入同轴传输线相连，所述内器件输出腔与所述外部相对论速调管放大器的输入端相连。
9、本技术方案进一步设置为，所述输入同轴传输线位于所述电子束调制单元的输出端，其第一端贯穿内部相对论速调管放大器和外部相对论速调管放大器之间耦合区域，并与所述内器件输入腔相连，其第二端与微波种子源连接。
10、本技术方案进一步设置为，所述内器件中间腔设置有若干级。
11、本技术方案进一步设置为，所述外部相对论速调管放大器包括外器件多注电子束通道，所述外器件多注电子束通道与所述电子束调制单元同轴线设置，由外器件多注电子束通道的入口端至其出口端依次设有外器件输入腔、外器件中间腔以及外器件输出腔，所述外器件输入腔与所述内器件输出腔相连，所述外器件输出腔与所述输出波导相连。
12、本技术方案进一步设置为，所述内器件输出腔的腔壁上设有内器件输出耦合器，所述内器件输出耦合器与所述外器件输入腔通过传输同轴波导相连。
13、本技术方案进一步设置为，所述内器件输出耦合器由设置于内器件输出腔的腔壁上的若干个扇形波导组成。
14、本技术方案进一步设置为，所述扇形波导的圆心角取值范围基于扇形波导的截止频率条件和单模传输条件确定。
15、本技术方案进一步设置为，所述若干个扇形波导在角向为所述输入同轴传输线留有让位通道。
16、第二方面，本专利技术提供了一种内外级联相对论速调管放大器的使用方法，包括以下步骤：
17、s100、基于输入同轴传输线输入的种子源微波信号，所述内部相对论速调管放大器对电子束进行调制，并将调制后电子束的能量转换为微波能量，实现初级微波信号放大，初级放大后的微波信号传输至所述外部相对论速调管放大器；
18、s200、基于初级放大后的微波信号，所述外部相对论速调管放大器对电子束进行调制，并将调制后电子束的能量转换为微波能量，实现二级微波信号放大，二级放大后的微波信号经输出波导传输至外设辐射系统。
19、本专利技术的有益效果是：
20、通过设置内外套设级联的内部相对论速调管放大器和外部相对论速调管放大器，实现了微波信号的超高增益；缩短了轴向长度，实现了相对论速调管放大器的小型化；种子源微波信号的输入功率降低到瓦级，实现了相对论速调管放大器驱动微波种子源小型化和低功耗；实现了角向均匀的tem模式，从而抑制了自激振荡产生，有利于稳定运行。
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1.一种内外级联相对论速调管放大器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种内外级联相对论速调管放大器，其特征在于，所述内部相对论速调管放大器包括内器件电子束通道，所述内器件电子束通道位于所述电子束调制单元的中轴线上，由内器件电子束通道的入口端至其出口端依次设有内器件输入腔、内器件中间腔以及内器件输出腔，所述内器件输入腔与所述输入同轴传输线相连，所述内器件输出腔与所述外部相对论速调管放大器的输入端相连。
3.根据权利要求2所述的一种内外级联相对论速调管放大器，其特征在于，所述输入同轴传输线位于所述电子束调制单元的输出端，其第一端贯穿内部相对论速调管放大器和外部相对论速调管放大器之间耦合区域，并与所述内器件输入腔相连，其第二端与微波种子源连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种内外级联相对论速调管放大器，其特征在于，所述内器件中间腔设置有若干级。
5.根据权利要求2所述的一种内外级联相对论速调管放大器，其特征在于，所述外部相对论速调管放大器包括外器件多注电子束通道，所述外器件多注电子束通道与所述电子束调制单元同轴线设置，由外器
6.根据权利要求5所述的一种内外级联相对论速调管放大器，其特征在于，所述内器件输出腔的腔壁上设有内器件输出耦合器，所述内器件输出耦合器与所述外器件输入腔通过传输同轴波导相连。
7.根据权利要求6所述的一种内外级联相对论速调管放大器，其特征在于，所述内器件输出耦合器由设置于内器件输出腔的腔壁上的若干个扇形波导组成。
8.根据权利要求7所述的一种内外级联相对论速调管放大器，其特征在于，所述扇形波导的圆心角取值范围基于扇形波导的截止频率条件和单模传输条件确定。
9.根据权利要求7或8所述的一种内外级联相对论速调管放大器，其特征在于，所述若干个扇形波导在角向为所述输入同轴传输线留有让位通道。
10.一种权利要求1-9任一所述内外级联相对论速调管放大器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种内外级联相对论速调管放大器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种内外级联相对论速调管放大器，其特征在于，所述内部相对论速调管放大器包括内器件电子束通道，所述内器件电子束通道位于所述电子束调制单元的中轴线上，由内器件电子束通道的入口端至其出口端依次设有内器件输入腔、内器件中间腔以及内器件输出腔，所述内器件输入腔与所述输入同轴传输线相连，所述内器件输出腔与所述外部相对论速调管放大器的输入端相连。
3.根据权利要求2所述的一种内外级联相对论速调管放大器，其特征在于，所述输入同轴传输线位于所述电子束调制单元的输出端，其第一端贯穿内部相对论速调管放大器和外部相对论速调管放大器之间耦合区域，并与所述内器件输入腔相连，其第二端与微波种子源连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种内外级联相对论速调管放大器，其特征在于，所述内器件中间腔设置有若干级。
5.根据权利要求2所述的一种内外级联相对论速调管放大器，其特征在于，所述外部相对论速调管放大器包括外器件多注电子束通道，所述外器件多注电子束通...
【专利技术属性】
技术研发人员：李士锋，黄华，赵和章，鲍向阳，刘振帮，何琥，何轲，张宣铭，吴洋，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院应用电子学研究所，
类型：发明
国别省市：
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