【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高功率微波，具体涉及一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管。
技术介绍
1、高功率微波（high power microwave, hpm）是指峰值功率大于100mw，频率介于1ghz到300 ghz之间的电磁波。它是上世纪70年代以来随着脉冲功率技术、相对论电子学和等离子体物理等学科的发展而发展起来的一个交叉研究领域。高功率微波源主要是利用相对论电子束产生高功率微波辐射的器件，是高功率微波系统中的关键部件之一。
2、相对论磁控管（rm）具有结构简单、运行磁场低、具备高功率与重复脉冲工作能力等优点，是最有实用价值的轻小型化高功率微波源之一。目前相对论磁控管的研究重点是提高功率、转化效率，缩小整个系统的体积与重量，实现轻小型化设计。其中，输出结构是影响轻小型化的关键因素。
3、相对论磁控管早期采用径向输出结构，通过在谐振腔外壁上沿轴向开缝隙耦合输出微波能量。由于该输出结构占用谐振腔外径向空间，导致该区域无法布设磁体，为保证给谐振腔提供均匀轴向引导磁场，必须在谐振腔两端布设一对亥姆霍兹线圈或者永磁体，这种励磁系统尺寸过大，不满足系统小型化要求。并且，由于单个耦合缝隙的击穿阈值限制，输出效率低。
4、2006年，greenwood和hoff等人提出一种全腔提取轴向输出结构，该结构可以视作传统径向输出结构的改进。该结构将相邻谐振腔耦合缝以沿中心线对称的形式与一根扇形输出波导相连。当磁控管工作模式为π模时，扇形输出波导内将激励起te11模式并沿轴向传输。与传统径向输出结构相比，全腔提取轴向输出
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，提出了一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管，解决了现有技术中谐振腔外围扇形输出波导的存在，整个系统横向尺寸与阳极外半径相比仍然较大，导致磁体内径较大，系统轻小型化水平仍然有限的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提出以下技术予以实现：
3、一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管，所述磁控管采用径向提取矩形输出结构，所述磁控管包括阳极、阴极以及磁体；
4、其中，所述阳极包括长阳极块和短阳极块，所述短阳极块的端部设置有角向耦合缝，所述长阳极块的端部设置有反射环，所述短阳极块、长阳极块和反射环之间形成的扇形腔内分布有高频磁场，且该高频磁场通过角向耦合缝耦合进入外部的波导实现输出。
5、进一步的，所述扇形腔位于短阳极块靠近反射环的一端，所述扇形腔位于外筒的内部，所述角向耦合缝开设在外筒上且连通扇形腔。
6、进一步的，所述长阳极块和短阳极块分别位于外筒的内部，所述长阳极块远离扇形腔的一端与短阳极块远离扇形腔的一端齐平。
7、进一步的，所述长阳极块和短阳极块分别设置有n个，n不小于2，n个长阳极块和n个短阳极块沿外筒内壁的周向均匀分布。
8、进一步的，所述长阳极块和短阳极块在外筒内壁上交替设置，相邻的长阳极块和短阳极块之间设置有间隙以形成谐振腔，所述扇形腔位于相邻两个长阳极块之间。
9、进一步的，所述反射环固定在外筒的内壁上，所述反射环的外径与外筒的内径相等，所述长阳极块的端部与反射环相抵。
10、进一步的，所述波导包括连通扇形腔的扇形过渡波导，所述扇形过渡波导位于外筒的外部以便于输出扇形腔内的高频磁场。
11、进一步的，所述波导还包括设置在扇形过渡波导端部的矩形输出波导，所述矩形输出波导的输出端平行于外筒的轴线设置。
12、进一步的，所述阴极位于外筒的内部且与外筒同轴设置，所述阳极和反射环分别围绕阴极设置。
13、进一步的，所述磁体包括套设在外筒外围的第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和第二磁体分别设置在扇形过渡波导的两侧。
14、与现有技术相比，本专利技术带来的综合效果包括：
15、（1）本专利技术的相对论磁控管，由于采用的输出结构位于阳极块端部，且所有谐振腔均参与微波能量提取，谐振腔角向周期对称性几乎不受输出结构影响；耦合输出结构及输出结构与谐振腔区域轴向分离，谐振腔外部空间可以用于布设磁体，励磁空间小，有利于实现系统的轻小型化。
16、（2）本申请中设置多个输出波导，多路等相的矩形波导基模电磁波输出，便于馈入波导缝隙阵等阵列天线直接辐射，该结构具有输出功率大、转换效率高、系统紧凑、易与波导缝隙阵天线结合与输出、易于轻小化永磁包装的特点。
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1.一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管，其特征在于，所述磁控管采用径向提取矩形输出结构，所述磁控管包括阳极、阴极以及磁体；
2.根据权利要求1所述的一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管，其特征在于，所述扇形腔位于短阳极块靠近反射环的一端，所述扇形腔位于外筒的内部，所述角向耦合缝开设在外筒上且连通扇形腔。
3.根据权利要求2所述的一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管，其特征在于，所述长阳极块和短阳极块分别位于外筒的内部，所述长阳极块远离扇形腔的一端与短阳极块远离扇形腔的一端齐平。
4.根据权利要求3所述的一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管，其特征在于，所述长阳极块和短阳极块分别设置有n个，n不小于2，n个长阳极块和n个短阳极块沿外筒内壁的周向均匀分布。
5.根据权利要求4所述的一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管，其特征在于，所述长阳极块和短阳极块在外筒内壁上交替设置，相邻的长阳极块和短阳极块之间设置有间隙以形成谐振腔，所述扇形腔位于相邻两个长阳极块之间。
6.根据权利要求2所述的一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管，其特征在于，
7.根据权利要求2所述的一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管，其特征在于，所述波导包括连通扇形腔的扇形过渡波导，所述扇形过渡波导位于外筒的外部以便于输出扇形腔内的高频磁场。
8.根据权利要求7所述的一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管，其特征在于，所述波导还包括设置在扇形过渡波导端部的矩形输出波导，所述矩形输出波导的输出端平行于外筒的轴线设置。
9.根据权利要求2所述的一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管，其特征在于，所述阴极位于外筒的内部且与外筒同轴设置，所述阳极和反射环分别围绕阴极设置。
10.根据权利要求7所述的一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管，其特征在于，所述磁体包括套设在外筒外围的第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和第二磁体分别设置在扇形过渡波导的两侧。
...【技术特征摘要】
1.一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管，其特征在于，所述磁控管采用径向提取矩形输出结构，所述磁控管包括阳极、阴极以及磁体；
2.根据权利要求1所述的一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管，其特征在于，所述扇形腔位于短阳极块靠近反射环的一端，所述扇形腔位于外筒的内部，所述角向耦合缝开设在外筒上且连通扇形腔。
3.根据权利要求2所述的一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管，其特征在于，所述长阳极块和短阳极块分别位于外筒的内部，所述长阳极块远离扇形腔的一端与短阳极块远离扇形腔的一端齐平。
4.根据权利要求3所述的一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管，其特征在于，所述长阳极块和短阳极块分别设置有n个，n不小于2，n个长阳极块和n个短阳极块沿外筒内壁的周向均匀分布。
5.根据权利要求4所述的一种角向开缝耦合输出的相对论磁控管，其特征在于，所述长阳极块和短阳极块在外筒内壁上交替设置，相邻的长阳极块和短阳极块之间设置有间隙以形成谐振腔，所述扇形腔位于相邻两个长阳极块之...
【专利技术属性】
技术研发人员：王冬，张玉涵，秦奋，徐莎，姚子云，张勇，张新凯，郭锐，邓其茂，
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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