高次模圓柱輸出腔的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微波電真空器件的特殊部件，尤其涉及一種用于多注速調(diào)管的具有廣 譜雜模抑制功能的高次模圓柱輸出腔。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為微波功率源，高峰值功率速調(diào)管在高能物理領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值，高能 加速器、對(duì)撞機(jī)、自由電子激光器等大型科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置向緊湊型、高加速梯度方向的進(jìn)一步 發(fā)展對(duì)高頻段高功率速調(diào)管提出了需求。
[0003] 傳統(tǒng)的速調(diào)管采用工作在基模的諧振腔，由于工作頻率與腔體體積成反比，因而 隨著工作頻率的提高，其腔體體積會(huì)越來(lái)越小。速調(diào)管腔體體積變小使功率容量降低，這 一點(diǎn)對(duì)于輸出腔尤為明顯，群聚電子注會(huì)在輸出腔激勵(lì)起極強(qiáng)的感應(yīng)電場(chǎng)，強(qiáng)電場(chǎng)容易造 成腔體間隙的高頻擊穿，進(jìn)而引起束流崩潰，使速調(diào)管輸出功率大幅下降甚至無(wú)法工作。此 外，較小的腔體體積也限制了大陰極的使用，無(wú)法提供足夠的注-波互作用空間，進(jìn)而影響 速調(diào)管的輸出功率水平。
[0004] 為了解決上述問(wèn)題，采用高次模諧振腔，使諧振腔工作在高次橫磁TMnltl模式，以η 個(gè)或2η個(gè)電子注進(jìn)行注-波互作用，由于同樣的諧振腔體積下高次模式的工作頻率遠(yuǎn)高于 基模，因而高次模諧振腔可以使速調(diào)管在工作于高頻段時(shí)仍具有較大的腔體體積，可以有 效避免高頻擊穿，并可為大陰極的采用提供足夠的空間，進(jìn)而大幅提高速調(diào)管功率容量。
[0005] 但是，由于速調(diào)管是基于電子注速度調(diào)制原理的微波器件，經(jīng)過(guò)調(diào)制的電子注在 到達(dá)輸出腔時(shí)，含有豐富的諧波分量，在輸出腔模式間隔較小的情況下，電子注容易激起非 工作模式，使速調(diào)管無(wú)法正常工作。對(duì)于高次模諧振腔來(lái)說(shuō)，由于工作模式兩側(cè)均有諸多非 工作模式存在，因而其雜模震蕩問(wèn)題更為突出。此前，對(duì)速調(diào)管中的雜模抑制多采用通過(guò)耦 合孔在輸出腔外耦合一個(gè)圓柱吸收腔的技術(shù)，這種技術(shù)的主要缺點(diǎn)是只能對(duì)一個(gè)震蕩模式 進(jìn)行吸收抑制，并且對(duì)工作模式有一定的衰減。此外，由于速調(diào)管雜模震蕩頻率是無(wú)法提前 明確的，采用這種方法，只能在震蕩問(wèn)題出現(xiàn)之后再采取相應(yīng)措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題而作，目的在于提供一種具有廣譜雜模抑制功能的多注速調(diào) 管高次模圓柱輸出腔，所采用的雜模抑制裝置，對(duì)任何可能激起的非工作模式均具有衰減 作用，并同時(shí)不對(duì)工作模式造成影響，使諧振腔能夠在高次工作模式穩(wěn)定運(yùn)行，從而大幅提 高多注速調(diào)管在高頻段的功率水平。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種高次模圓柱輸出腔，用于多注速調(diào)管， 所述高次模圓柱輸出腔的特征在于，所述高次模圓柱輸出腔包括高次模圓柱諧振腔、雜模 抑制裝置以及輸出波導(dǎo)，所述雜模抑制裝置包括：衰減腔，其中置有微波吸收材料；徑向波 導(dǎo)，使所述高次模圓柱諧振腔中的包括工作模式在內(nèi)的所有模式向外傳輸，并且使除所述 工作模式之外的其余模式即非工作模式傳輸進(jìn)入所述衰減腔；以及扼流波導(dǎo)，其在與所述 徑向波導(dǎo)的連接處對(duì)所述工作模式形成等效短路，從而將所述工作模式限制在所述高次模 圓柱諧振腔內(nèi)，使所述工作模式不能傳輸進(jìn)入所述衰減腔。
[0008] 其次，在本發(fā)明的高次模圓柱輸出腔中，優(yōu)選所述高次模圓柱諧振腔包括諧振腔 體、諧振腔蓋以及漂移管，所述雜模抑制裝置通過(guò)形成于所述諧振腔體的外壁的耦合槽與 所述諧振腔體連接，所述輸出波導(dǎo)通過(guò)形成于所述諧振腔體的外壁的耦合孔與所述諧振腔 體連接。
[0009] 其次，在本發(fā)明的高次模圓柱輸出腔中，優(yōu)選所述徑向波導(dǎo)的一端與所述諧振腔 體連接，另一端與所述衰減腔連接，所述扼流波導(dǎo)與所述徑向波導(dǎo)垂直連接，處于所述衰減 腔與所述諧振腔體之間的特定位置。
[0010] 其次，在本發(fā)明的高次模圓柱輸出腔中，優(yōu)選所述徑向波導(dǎo)連接在所述諧振腔體 的端部，所述扼流波導(dǎo)的窄邊中心線與所述諧振腔體的外徑之間的距離為λ gl / 4的奇數(shù) 倍，所述扼流波導(dǎo)的末端與所述徑向波導(dǎo)的窄邊中心線之間的距離為λ g2 / 4的奇數(shù)倍，其 中Xgl和λ g2分別為所述工作模式在所述徑向波導(dǎo)和所述扼流波導(dǎo)內(nèi)的波導(dǎo)波長(zhǎng)。
[0011] 其次，在本發(fā)明的高次模圓柱輸出腔中，優(yōu)選所述高次模圓柱諧振腔工作在TMnui 模式，所述漂移管有2n對(duì)，角向均勻分布，位于電場(chǎng)最強(qiáng)的區(qū)域，其中n=l、2、3……，所述輸 出波導(dǎo)的寬邊中心線垂直平分所述耦合孔附近周向相鄰的兩個(gè)漂移管中心的連接線。
[0012] 其次，在本發(fā)明的高次模圓柱輸出腔中，優(yōu)選所述高次模圓柱諧振腔工作在TMnui 模式，所述漂移管有η對(duì)，角向均勻分布，位于電場(chǎng)最強(qiáng)的區(qū)域，其中n=2、3、4……，所述輸 出波導(dǎo)的寬邊中心線垂直平分所述耦合孔附近周向相鄰的兩個(gè)漂移管中心的連接線。
[0013] 其次，在本發(fā)明的高次模圓柱輸出腔中，優(yōu)選所述諧振腔體、所述漂移管、所述輸 出波導(dǎo)、所述徑向波導(dǎo)、所述扼流波導(dǎo)以及所述衰減腔由無(wú)氧銅構(gòu)成，所述微波吸收材料為 SiC衰減材料，所述徑向波導(dǎo)的一端通過(guò)高溫釬焊與所述諧振腔體連接，另一端通過(guò)高溫釬 焊與所述衰減腔連接，所述扼流波導(dǎo)通過(guò)高溫釬焊與所述徑向波導(dǎo)垂直連接，所述輸出波 導(dǎo)通過(guò)高溫釬焊而焊接在所述諧振腔體的外壁上，所述漂移管通過(guò)高溫釬焊而焊接在所述 諧振腔體及所述諧振腔蓋上；所述諧振腔蓋與所述諧振腔體通過(guò)高溫釬焊而焊接為一體。
[0014] 其次，在本發(fā)明的高次模圓柱輸出腔中，優(yōu)選在功率水平較高的情況下，所述輸出 波導(dǎo)有多個(gè)，并且關(guān)于所述高次模圓柱諧振腔的腔體軸線對(duì)稱排列。
[0015] 其次，在本發(fā)明的高次模圓柱輸出腔中，優(yōu)選所述微波吸收材料構(gòu)成為形狀與所 述衰減腔相同的整體結(jié)構(gòu)，嵌入所述衰減腔內(nèi)。
[0016] 其次，在本發(fā)明的高次模圓柱輸出腔中，優(yōu)選所述微波吸收材料為SiC衰減材料， 其相對(duì)介電常數(shù)在20~25范圍內(nèi)，損耗正切在0. 6~0. 8范圍內(nèi)。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的多注速調(diào)管高次模圓柱輸出腔，能夠?qū)λ蟹枪ぷ髂Ｊ秸鹗庍M(jìn)行抑 制的同時(shí)對(duì)工作模式不造成影響，提高速調(diào)管在高頻段的功率輸出水平。并且能夠使多注 速調(diào)管穩(wěn)定工作于高次模式，使多注速調(diào)管在高頻段能獲得較高的輸出功率。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 通過(guò)參考以下組合附圖對(duì)所采用的優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述目 的、優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更顯而易見(jiàn)，其中：
[0019] 圖1是實(shí)施例所涉及的具有廣譜雜模抑制功能的多注速調(diào)管高次模圓柱輸出腔 的示意圖。
[0020] 圖2是圖1所示的多注速調(diào)管高次模圓柱輸出腔的A-A剖視圖。
[0021] 符號(hào)說(shuō)明
[0022] 1…諧振腔蓋
[0023] 2…諧振腔體
[0024] 3…輸出波導(dǎo)
[0025] 4…衰減腔
[0026] 5…微波吸收材料
[0027] 6…扼流波導(dǎo)
[0028] 7…徑向波導(dǎo)
[0029