1) waveguide klystron
波导形速调管
2) Rectangle wave-guide output window of klystron
速调管矩形波导输出窗
1.
Rectangle wave-guide output window of klystron;
运用微波等效电路(微波网络)的方法,研究了大功率速调管矩形波导输出窗的转移矩阵,根据微波无反射条件求解窗的最佳尺寸。
3) waveguide klystron
波导速调管
4) waveguide klystron
波导型调速管
5) corrugated waveguide
波形波导[管]
6) low-velocity waveguide
低速波导管
补充资料:速调管
靠周期性地调制电子注的速度来实现放大或振荡功能的微波电子管。在速调管中,输入腔隙缝的信号电场对电子进行速度调制,经过漂移后在电子注内形成密度调制;密度调制的电子注与输?銮幌斗斓奈⒉ǔ〗心芰勘浠唬缱影讯芙桓⒉ǔ。瓿煞糯蠡蛘竦吹墓δ堋?
1937年,美国物理学家R.H.瓦里安和S.F.瓦里安制出双腔速调管振荡器。反射速调管则是1940年由苏联工程师 Н.Д.捷瓦科维、Е.Н.丹尼尔捷维、И.В.布斯库诺维和В.Ф.柯瓦连科分别研制成功的。
按照电子行进的轨迹,速调管分为直射速调管和反射速调管两类,通常将直射速调管简称为速调管。
直射速调管 直射速调管在结构上包括以下几部分:电子枪、谐振腔、调揩系统、各腔之间的漂移管、能量耦合器、收集极和聚焦系统。具有两个谐振腔的速调管称为双腔速调管;具有两个以上谐振腔者称为多腔速调管。
双腔速调管(图1a)仅有两个谐振腔,即输入腔和输出腔。由电子枪产生的电子注首先到达输入腔隙缝。输入的微波信号经能量耦合器送进输入腔,在谐振腔隙缝外形成微波信号电压。在这里,电子注受到微波场的速度调制,然后进入无场漂移管。在漂移过程中电子发生群聚,在电子注内形成密度调制。密度调制的电子注与输出腔隙缝的微波场进行能量交换,电子把能量交给微波场,完成放大或振荡的功能。微波功率经能量耦合器送至负载。
双腔速调管增益仅为10分贝左右。为了提高增益,可以在输入腔与输出腔之间设置一个或多个中间腔,构成级联放大器。这种速调管称为多腔速调管(图1b)。引入中间腔还可以提高效率;若使各腔频率略有差异,还可展宽频带。多腔速调管的特点是增益高、效率高、稳定性好、输出功率大,缺点是频带窄。多腔速调管的稳定增益可达80分贝,效率最高可达75%,脉冲功率可达60兆瓦,连续波功率可达1兆瓦。频带一般仅有1%~2%,个别大功率脉冲速调管可达10%~12%。
电子群聚 电子从阴极发射出现以后受到高电压的加速,到达输入腔隙疑时所有电子的速度是一致的。待放大的微波信号进入输入腔,在隙缝上建立起微波信号电压。隙缝上的电压随时间呈正弦变化。在不同时刻到达隙缝的电子,受到不同的瞬时电压的作用(图2)。
t=tC时,隙缝电压Us等于零,在这一时刻穿越隙缝的电子既未受到加速也未受于减速,仍以原来速度继续向前运动。
t=ta时,隙缝电压Us为负向最大值(电压方向以电子受到减速力时为负,受加速力时为正)。在这个时刻穿过隙缝的电子受到减速。穿过隙缝后,这些电子以低于原来的速度向前运动并逐渐落后。经过一定距离墹L,这些电子与较晚时刻(tC)穿过隙缝的电子聚集在一起。
t=tC时,隙缝电压Us为正向最大值。在这个时刻穿过隙缝的电子受到加速。穿过隙缝后,这些电子以高于原来的速度向前运动。经过一定距离墹L,这些电子追上在tC时刻从隙缝飞出的电子。
在ta~tC之间穿过隙缝的电子均被减速,在tC~tC之间穿过隙缝的电子均受到加速。这样,注中电子在输入腔隙缝受到速度调制,并在无场漂移空间飞行一定距离墹L之后,快速电子追上慢速电子,在墹L处形成电子群。这就是电子群聚现象。于是,在第二腔处,电子的密度随时间呈周期性变化,即形成密度调制(图2)。这就使电子注电流中包含了一定的交流分量。电子群穿过输出腔隙缝时正值微波减速场。电子受到减速就会把动能交给输出腔的微波场,完成对输入信号的放大。
电子枪 速调管常用的电子枪有阴控枪、阳控枪、栅控枪、无截获栅控电子枪和磁控注入式空心注电子枪(见行波管、强流电子光学)。
谐振腔 常用的谐振腔有两种:双重入式圆柱形谐振腔和双重入式角柱形谐振腔(图3)。圆柱腔用于固定频率或调谐范围小的速调管,利用电容片调谐。谐振腔可以装在管外(外腔式速调管)或管内(内腔式速调管)。工作波长较长和频带较宽的速调管可做成外腔式。
输入腔或输出腔通过能量耦合器与管外微波系统相接。简单输出腔的频带很窄,为展宽输出电路的频带可采用滤波器型输出电路和分布互作用电路(分布互作用速调管)或慢波电路输出段(行波速调管)。
聚焦系统 速调管常用聚焦方法有均匀永磁聚焦、周期永磁聚焦、均匀电磁聚焦和静电聚焦。
收集极 电子打在收集极上时,剩余动能转化为热能。为导走热量,大、中功率速调管收集极需要采用液冷、风冷或蒸发冷却。
直射速调管的应用 连续波放大速调管应用于对流层散射通信、微波接力通信、卫星通信地面站、电视发射机、机载与地面雷达、微波工业加热及将能量变成微波形式进行传输。现代连续波放大速调管工作频率分布在220兆赫至36吉赫范围内,输出功率从几百瓦至1兆瓦。
脉冲放大速调管应用于雷达、带电粒子加速器。现代脉冲放大速调管工作频率分布在 220兆赫至18吉赫范围内,脉冲功率从1千瓦至60兆瓦。
在直射速调管中,将一部分输出功率反馈至输入腔可构成振荡器,用于参量放大器、导航台等。双腔速调管可用于倍频。
反射速调管 用来产生微波振荡的单腔速调管。它的特点是结构简单,工作可靠,体积小,重量轻,电压低,可机械调谐和电子调谐,参数随环境温度变化小,抗辐射能力强。反射速调管输出功率为10毫瓦至2.5瓦,工作频率在800兆赫至220吉赫之间,机械调谐范围为1%~15%(毫米波管达40%),电子调谐范围为0.1%~1.0%。效率为20%~30%。反射速调管在结构上包括阴极、谐振腔、反射极和能量耦合器等部分(图4)。
电子从阴极发射出来,受到加速后穿过谐振腔隙缝。在隙缝外受到微波电场的速度调制,然后进入谐振腔与反射极之间的减速场(反射极电位负于阴极)。在减速场作用下,所有电子都将被反射回来。受到速度调制的电子注,在减速场内返转运动过程中形成密度调制。当电子注再次穿过隙缝时,群聚的电子把能量交给腔体微波场以维持振荡。振荡功率经能量耦合器送至负载。电子被腔壁或其他金属零件收集。
反射速调管广泛用于小功率信号源、振荡器和各种微波设备,但因半导体器件的竞争,产量有降低的趋势。尽管如此,在80年代初它仍是微波电子管中生产数量最大的一种管型。
1937年,美国物理学家R.H.瓦里安和S.F.瓦里安制出双腔速调管振荡器。反射速调管则是1940年由苏联工程师 Н.Д.捷瓦科维、Е.Н.丹尼尔捷维、И.В.布斯库诺维和В.Ф.柯瓦连科分别研制成功的。
按照电子行进的轨迹,速调管分为直射速调管和反射速调管两类,通常将直射速调管简称为速调管。
直射速调管 直射速调管在结构上包括以下几部分:电子枪、谐振腔、调揩系统、各腔之间的漂移管、能量耦合器、收集极和聚焦系统。具有两个谐振腔的速调管称为双腔速调管;具有两个以上谐振腔者称为多腔速调管。
双腔速调管(图1a)仅有两个谐振腔,即输入腔和输出腔。由电子枪产生的电子注首先到达输入腔隙缝。输入的微波信号经能量耦合器送进输入腔,在谐振腔隙缝外形成微波信号电压。在这里,电子注受到微波场的速度调制,然后进入无场漂移管。在漂移过程中电子发生群聚,在电子注内形成密度调制。密度调制的电子注与输出腔隙缝的微波场进行能量交换,电子把能量交给微波场,完成放大或振荡的功能。微波功率经能量耦合器送至负载。
双腔速调管增益仅为10分贝左右。为了提高增益,可以在输入腔与输出腔之间设置一个或多个中间腔,构成级联放大器。这种速调管称为多腔速调管(图1b)。引入中间腔还可以提高效率;若使各腔频率略有差异,还可展宽频带。多腔速调管的特点是增益高、效率高、稳定性好、输出功率大,缺点是频带窄。多腔速调管的稳定增益可达80分贝,效率最高可达75%,脉冲功率可达60兆瓦,连续波功率可达1兆瓦。频带一般仅有1%~2%,个别大功率脉冲速调管可达10%~12%。
电子群聚 电子从阴极发射出现以后受到高电压的加速,到达输入腔隙疑时所有电子的速度是一致的。待放大的微波信号进入输入腔,在隙缝上建立起微波信号电压。隙缝上的电压随时间呈正弦变化。在不同时刻到达隙缝的电子,受到不同的瞬时电压的作用(图2)。
t=tC时,隙缝电压Us等于零,在这一时刻穿越隙缝的电子既未受到加速也未受于减速,仍以原来速度继续向前运动。
t=ta时,隙缝电压Us为负向最大值(电压方向以电子受到减速力时为负,受加速力时为正)。在这个时刻穿过隙缝的电子受到减速。穿过隙缝后,这些电子以低于原来的速度向前运动并逐渐落后。经过一定距离墹L,这些电子与较晚时刻(tC)穿过隙缝的电子聚集在一起。
t=tC时,隙缝电压Us为正向最大值。在这个时刻穿过隙缝的电子受到加速。穿过隙缝后,这些电子以高于原来的速度向前运动。经过一定距离墹L,这些电子追上在tC时刻从隙缝飞出的电子。
在ta~tC之间穿过隙缝的电子均被减速,在tC~tC之间穿过隙缝的电子均受到加速。这样,注中电子在输入腔隙缝受到速度调制,并在无场漂移空间飞行一定距离墹L之后,快速电子追上慢速电子,在墹L处形成电子群。这就是电子群聚现象。于是,在第二腔处,电子的密度随时间呈周期性变化,即形成密度调制(图2)。这就使电子注电流中包含了一定的交流分量。电子群穿过输出腔隙缝时正值微波减速场。电子受到减速就会把动能交给输出腔的微波场,完成对输入信号的放大。
电子枪 速调管常用的电子枪有阴控枪、阳控枪、栅控枪、无截获栅控电子枪和磁控注入式空心注电子枪(见行波管、强流电子光学)。
谐振腔 常用的谐振腔有两种:双重入式圆柱形谐振腔和双重入式角柱形谐振腔(图3)。圆柱腔用于固定频率或调谐范围小的速调管,利用电容片调谐。谐振腔可以装在管外(外腔式速调管)或管内(内腔式速调管)。工作波长较长和频带较宽的速调管可做成外腔式。
输入腔或输出腔通过能量耦合器与管外微波系统相接。简单输出腔的频带很窄,为展宽输出电路的频带可采用滤波器型输出电路和分布互作用电路(分布互作用速调管)或慢波电路输出段(行波速调管)。
聚焦系统 速调管常用聚焦方法有均匀永磁聚焦、周期永磁聚焦、均匀电磁聚焦和静电聚焦。
收集极 电子打在收集极上时,剩余动能转化为热能。为导走热量,大、中功率速调管收集极需要采用液冷、风冷或蒸发冷却。
直射速调管的应用 连续波放大速调管应用于对流层散射通信、微波接力通信、卫星通信地面站、电视发射机、机载与地面雷达、微波工业加热及将能量变成微波形式进行传输。现代连续波放大速调管工作频率分布在220兆赫至36吉赫范围内,输出功率从几百瓦至1兆瓦。
脉冲放大速调管应用于雷达、带电粒子加速器。现代脉冲放大速调管工作频率分布在 220兆赫至18吉赫范围内,脉冲功率从1千瓦至60兆瓦。
在直射速调管中,将一部分输出功率反馈至输入腔可构成振荡器,用于参量放大器、导航台等。双腔速调管可用于倍频。
反射速调管 用来产生微波振荡的单腔速调管。它的特点是结构简单,工作可靠,体积小,重量轻,电压低,可机械调谐和电子调谐,参数随环境温度变化小,抗辐射能力强。反射速调管输出功率为10毫瓦至2.5瓦,工作频率在800兆赫至220吉赫之间,机械调谐范围为1%~15%(毫米波管达40%),电子调谐范围为0.1%~1.0%。效率为20%~30%。反射速调管在结构上包括阴极、谐振腔、反射极和能量耦合器等部分(图4)。
电子从阴极发射出来,受到加速后穿过谐振腔隙缝。在隙缝外受到微波电场的速度调制,然后进入谐振腔与反射极之间的减速场(反射极电位负于阴极)。在减速场作用下,所有电子都将被反射回来。受到速度调制的电子注,在减速场内返转运动过程中形成密度调制。当电子注再次穿过隙缝时,群聚的电子把能量交给腔体微波场以维持振荡。振荡功率经能量耦合器送至负载。电子被腔壁或其他金属零件收集。
反射速调管广泛用于小功率信号源、振荡器和各种微波设备,但因半导体器件的竞争,产量有降低的趋势。尽管如此,在80年代初它仍是微波电子管中生产数量最大的一种管型。
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