一种双波段相对论速调管放大器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及的是微波电子学器件领域，尤其是一种双波段相对论速调管放大 器。
【背景技术】
[0002] 随着高功率微波的发展，能够产生两个频率的高功率微波源成为高功率微波技 术的一个新的发展方向，在国内外都有相关的报道。国内外研制的双波段微波源是相对 论返波振荡器和磁绝缘线振荡器，如俄罗斯科学院应用物理研宄所的GinzburgNS等人 于2003研制的双频相对论返波振荡器模拟得到功率1丽、效率10%、频率分别为8. 8GHz 和 10.3GHz的双频微波输出（The4thIEEEInternationalConferenceonVacuum Electronics. 2003:181~182.);国内中国工程物理研宄院研制的双频磁绝缘线振荡器， 在电子束电压为530kv，电流为45. 5kA的条件下，模拟得到了稳定的双频微波输出，其微波 频率分别为I. 28GHz和I. 50GHz，周期平均功率约为2. 65GW，功率效率约为11 % (强激光与 粒子束，2007, 19 (10) : 1702 ~1708)。
[0003] 由于相对论速调管放大器（简称RKA)具有高功率、高效率、输出微波相位和幅度 稳定的优点，是一种重要的高功率微波源，已经广泛应用于通信、雷达、导航、直线加速器等 领域。但常规相对论速调管放大器采用单间隙高频腔结构且腔体尺寸不能机械调谐，通常 只能单波段工作，限制了RKA的应用范围。而对于双波段RKA的研宄，国内外未见相关报道。 因此，为了提高RKA的工作性能和拓展其应用范围，需要设计双波段工作的RKA，以促进高 功率微波源的实用化。
[0004] 在传统RKA输入腔中，为了保证输入腔中电场的角向均匀性和信号功率匹配注入 输入腔，常采用工作于+4_ 1模式的单间隙重入鼻锥同轴输入腔，导致不通过调节腔体结 构尺寸时输入腔只能工作于一个频点。
[0005] 传统RKA常采用一个或两个中间腔，中间腔的增加容易产生自激振荡。为了得到 较高的调制电流强度，通常中间腔的谐振频率都稍高于工作频率且谐振于同一个波段，其 束流的基波分量一般达到85%以上，经过传统中间腔后的调制束流其基波分量互波转换效 率较高，而调制束流的二倍频分量约40%，因此二倍频分量的互波转换效率低。
[0006] 在传统RKA中，为了保证输出微波功率高、频谱单一，常采用固定尺寸的单间隙重 入鼻锥输出腔，导致输出腔只能工作于一个波段。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种双波段相对论 速调管放大器的技术方案，该方案采用同轴信号馈入结构的多间隙输入腔，采用两个分别 谐振于低、高波段的中间腔，在输出腔采用距离可调节的输出过渡段，使输入腔能够工作于 两个频点，使束流在需要的输出微波频点得到较高调制，使输出腔能工作于两个波段输出 微波的频点。
[0008] 本方案是通过如下技术措施来实现的：
[0009] -种双波段相对论速调管放大器，包括有漂移管、输入腔、第一中间腔、第二中间 腔和输出腔；输入腔设置在漂移管靠近阴极的侧壁上；输出腔设置在漂移管远离阴极的一 端；第一中间腔设置在输出腔和输入腔之间的漂移管侧壁上；第二中间腔设置在第一中间 腔和输出腔之间的漂移管侧壁上。
[0010] 作为本方案的优选：输入腔的信号输入端设置有输入同轴线外导体和输入同轴线 内导体；输入腔内部设置有两个输入腔隔环。
[0011] 作为本方案的优选：第一中间腔靠近输入腔端设置有中间腔鼻锥。
[0012] 作为本方案的优选：第二中间腔内设置有两个中间腔隔环。
[0013] 作为本方案的优选：输出腔包括有支撑杆、输出同轴线外导体、输出同轴线内导体 和收集极；输出同轴线外导体设置在输出腔的内壁上；输出同轴线内导体设置在输出腔内 部并通过支撑杆与输出同轴线外导体连接；输出同轴线内导体靠第二中间腔的一端与收集 极连接；输出同轴线内导体远离第二中间腔的一端与负载连接。
[0014] 作为本方案的优选：输出同轴线内导体的外壁上设置有输出过渡段。
[0015] 作为本方案的优选：收集极上设置有输出腔鼻锥。
[0016] 作为本方案的优选：输出过渡段与输出腔鼻锥之间的轴向距离能够调节。
[0017] 如上所述，本实用新型与现有技术相比有如下优点：1.采用三间隙输入腔外加同 轴线输入结构，可以使输入腔内电场角向比较均匀的情况下利用三间隙输入腔结构在相同 的横模下具有不同的纵向谐振模式，解决了双波段RKA输入结构不需机械调节就可以工作 于两个频点的问题，且还便于高频信号源及注入系统的设计；2.合理设计两个分别谐振于 低、高波段的中间腔，利用速调管放大器特有的倍频技术、强流RKA中束流高度的非线性调 制特性以及频率控制技术，解决了束流在需要波段的频率点得到较高调制而在不需要的频 率点得到抑制的问题；3.采用同轴输出腔，利用同轴谐振腔具有不同腔长的工作模式且只 需调节一个结构尺寸就实现了双波段微波稳定输出。该调节方式简单且不需调节输出腔的 内外径和耦合输出结构，便于实际辐射天线系统的设计。
[0018] 同轴线信号馈入结构，可以有效改善输入腔中电场的角向均匀性；另外考虑其高 频信号注入系统的经济成本和馈入的方便，本实用新型输入腔需工作于低波段（如S波段） 的两个频率点，本实用新型利用三间隙输入腔结构在相同的横模（如TMOl模）下具有不同 的纵向谐振模式（如+Ji模、iJX模和I模），解决了双波段RKA输入结构可以工作于两个 频点的问题。即当该腔工作于+JT模式时，其谐振频率约为高波段（C波段）输出微波频率 的一半（S波段的第一个频点）；当其工作于i模式时，其谐振频率为低波段（S波段的第 二个频点）的另一个频率点。本实用新型的输入腔结构简单且不需机械调节，便于使用同 一个高频信号源及注入系统。
[0019] 为了使RKA中间腔后的调制束流在两个波段的输出微波频率点得到高于80%的 调制，本实用新型的中间腔利用速调管放大器特有的倍频技术、强流RKA中束流高度的非 线性调制特性以及频率控制技术，解决束流在需要的频率点得到较高调制的问题。本实用 新型为了便于模式的控制，第一中间腔采用单重入鼻锥IX腔长的同轴腔，其谐振频率稍 高于低波段第二个频率点，用于调制低波段第二个频率点的束流基波分量；第二中间腔采 用工作于iJ1模的三间隙腔，其刚好谐振于低波段第一个频率点的二倍频处，用于调制低波 段第一个频率点的束流二次谐波分量。另外，通过合理设计输入腔和第一中间腔之间以及 两个中间腔之间漂移管的距离，可以使束流在需要的频率点得到高于80%的调制。
以谐振于不同的频率点，本实用新型只调节输出腔腔长（即调节输出过渡段与输出腔鼻锥 之间的轴向距离）就可以实现双波段输出。当输出过渡段机械调节到图1左端虚线处时，
的轴向位置不动时，其谐振于低波段的第一个频率点的二倍频处（高波段），工作模式为
便于实际应用。
[0021] 由此可见，本实用新型与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其 实施的有益效果也是显而易见的。
【附图说明】
[0022] 图1是双波段相对论速调管放大器的工作原理示意图；
[0023] 图2是传统的相对论速调管放大器的结构示意图；
[0024] 图3是注入信号频率为2. 8GHz时第二中间腔后