技术摘要：
本发明公开了一种频率在C、X波段转换的切伦科夫微波发生器，所述螺线管磁场内设置有阴极座、阴极、阳极外筒、截止颈、C波段慢波结构、漂移段、X波段慢波结构和微波输出口，整个结构相对于中心轴线旋转对称，使两个波段均能实现较高的束‑波作用效率。通过设计漂移段的  全部
背景技术：
高功率微波是强电磁脉冲的一种，其通常定义是指功率大于100MW、频率介于0.1- 100GHz的电磁波，具有高功率和定向辐射等特点，在民用科技及国防军事领域，例如等离子 体聚变、高能粒子加速器、超远距离雷达、定向能武器等方面，具有广阔的应用前景。上世纪 70年代，伴随着脉冲功率技术、相对论电子学以及等离子体物理的发展，传统电真空器件与 强流相对论电子束相结合形成了能够产生高功率微波的相对论电真空器件，即高功率微波 源。高功率微波源利用特殊的电磁结构将强流电子束的能量转化为高功率微波的能量，是 产生高功率微波系统的核心部件。受民用和军事应用的牵引，高功率微波源技术得到了迅 速发展。 实际应用对高功率微波源提出了愈来愈高的要求，其发展趋势体现在：一是单个 高功率微波源在一定体积、重量限制条件下追求更高指标，即进一步提高输出微波功率、脉 宽以及提高重复运行频率等；二是对多个高功率微波源利用锁频锁相技术进行功率合成， 从而得到较高功率输出；三是研制可调谐、可重复稳定运行的小型高功率微波器件。目前切 伦科夫器件在上述前两方面被深入研究，并且成为最具应用前景的高功率微波源器件之 一，也是高功率微波源器件研究领域的热点，尤其在高功率、长脉宽、高重频等方面具有明 显优势，具体表现在：其微波产生机制是利用慢波结构降低电磁波的相速从而使之可与电 子束发生切伦科夫相互作用，并且由于一般采用强磁场来约束电子束，使之能散度小、一致 性好，因而束波能量转换效率高；通常采用无箔二极管，相比有箔二极管，可避免电子束直 接轰击阳极箔产生阳极等离子体，故可避免因阳极等离子体膨胀引起的二极管闭合而导致 的微波脉冲缩短问题；此外，无箔二极管结构也有利于器件工作过程中内部真空度的快速 恢复，从而可实现重复频率运行。 频率调谐高功率微波源可应用于高功率微波系统中，根据不同作用目标，在线装 订微波频率，增强作用效果。此外，频率调谐高功率微波源还可以应用于高功率微波效应研 究之中。因此，频率调谐高功率微波源技术在国防和工业领域具有重要的应用价值，成为高 功率微波源的重要发展方向之一，高功率微波源的频率调谐方式主要包括电调谐、机械调 谐两种方式。电调谐指通过改变外加电压、导引磁场的大小实现工作频率调谐，机械调谐指 通过改变器件电动力学结构实现工作频率调谐，目前国内外常见的调谐技术多是基于机械 调谐方式实现的。 C波段(4GHz-8GHz)和X波段(8GHz-12GHz)微波在雷达、通信、遥感等方面有着可观 的应用前景，成为高功率微波领域新的研究热点。因此，开展频率可在C、X波段转换的切伦 科夫微波发生器研究具有重要的实用价值。 现有调频器件的调节方式复杂，在保持高真空的条件下，往往需要对多个结构参 3 CN 111584330 A 说　明　书 2/5 页 数通常大于2个)进行调节；辐射频率的调节带宽往往很窄，大多为在某一波段内进行微调。 因此，亟需采用新的设计思想，研究一种工作频率调节带宽大、结构参数调节方式 简单的跨波段调节高功率微波源技术,因此需要一种能有效解决上述问题的频率在C、X波 段转换的切伦科夫微波发生器。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种频率在C、X波段转换的切伦科夫微波发生器，为实现 上述目的，本发明采用的技术方案如下： 本发明包括螺线管磁场，所述螺线管磁场内设置有阴极座、阴极、阳极外筒、截止 颈、C波段慢波结构、漂移段、X波段慢波结构和微波输出口，整个结构相对于中心轴线旋转 对称，所述螺线管磁场内设置有C波段慢波结构、漂移段和X波段慢波结构，所述阴极座的出 口端与所述阴极的入口端连接，所述阴极的出口端套装设置在所述阳极外筒的进口端，所 述阳极外筒的出口端与所述截止颈的进口端连接，所述截止颈的出口端与所述C波段慢波 结构的进口端连接，所述C波段慢波结构的出口端与所述漂移段的进口端连接，所述漂移段 的出口端与所述X波段慢波结构的进口端连接，所述X波段慢波结构的出口端与所述微波输 出口连接。 进一步地，所述阴极502为高硬度石墨阴极或耐热玻璃布-环氧树脂覆铜箔板阴 极。 具体地，所述螺线管磁场采用漆包铜线或玻璃丝包铜线绕制而成。 进一步地，所述阴极座左端外接脉冲功率驱动源的内导体。 具体地，阳极外筒左端外接脉冲功率驱动源的外导体。 进一步地，所述阴极为薄壁圆筒状阴极，阴极半径等于电子束的半径。 具体地，所述截止颈呈圆盘状，所述截止颈内半径大于阴极内半径。 进一步地，慢波结构包括经漂移段隔离的第一慢波结构、第二慢波结构两段，由10 个慢波叶片组成，第一慢波结构由4个慢波叶片组成，第二慢波结构由6个慢波叶片组成，每 个慢波叶片的内表面均是矩形结构，在C波段慢波结构中，除第一慢波叶片的周期长度为 2.8cm外，其余慢波叶片的周期长度均为2.6cm，在X波段慢波结构中，除第五、第七慢波叶片 的周期长度为1.3cm外，其余慢波叶片的周期长度均为1.2cm；C波段慢波结构工作在C波段， 工作频率为4.2GHz，X波段慢波结构工作在X波段，工作频率为8.6GHz。 具体地，C波段慢波结构对应波段的工作磁场为1.30-2.05T，是X波段慢波结构的 回旋共振吸收磁场，X波段慢波结构对应波段的工作磁场为0.60-0.75T，是C波段慢波结构 的回旋共振吸收磁场。 进一步地，所述漂移段为圆盘状，漂移段与前后两段慢波结构呈阶梯状分布，漂移 段内半径比大于C波段慢波结构的内半径，小于X波段慢波结构的外半径。 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： 1、本发明提供的频率在C、X波段转换的切伦科夫微波发生器跨C、X波段跳频的切 伦科夫微波发生器，采用经1个漂移段隔离的两段空心慢波结构，分别激励起第一段空心慢 波结构TM01模和第二段空心慢波结构TM01模，与电子束发生束-波相互作用，电子束需要经 历两次束调制。漂移段降低了不同波段微波之间的相互影响，使两个波段均能实现较高的 4 CN 111584330 A 说　明　书 3/5 页 束-波作用效率。通过设计漂移段的长度和半径，在与前后两个慢波叶片呈阶梯状分布时， 能对两个波段的束-波作用分别产生具有最优效果的峰值。 2、本发明提供的频率在C、X波段转换的切伦科夫微波发生器，共用器件中其余的 电磁结构及外加螺线管磁场，只需要改变通过给螺线管磁场电流一个参数，即可改变产生 磁场的位形和幅值，实现器件工作状态在C、X波段之间转换。磁场大小对输出微波的工作波 段和束-波作用效率存在显著影响：磁场处于1.30-2.05T时，工作在C波段，当大小为1.5T时 达到最高束-波作用效率；磁场处于0.60-0.75T时，工作在X波段，当磁场为0.7T时达到最高 束-波作用效率,无需复杂的机械调节系统，有利于减小器件的体积和重量，实现器件的轻 小型化。 附图说明 图1为本发明提供的频率在C、X波段转换的切伦科夫微波发生器优选实施例的剖 视图； 图2为本发明提供的频率在C、X波段转换的切伦科夫微波发生器优选实施例的剖 视立体示意图； 图3为本发明提供的频率在C、X波段转换的切伦科夫微波发生器优选实施例的漂 移的长度对束波作用效率的影响； 图4为本发明提供的频率在C、X波段转换的切伦科夫微波发生器优选实施例的漂 移的半径对束波作用效率的影响； 图5为本发明提供的频率在C、X波段转换的切伦科夫微波发生器优选实施例的磁 场大小对输出微波束-波作用效率的影响结果示意图。 图6为本发明提供的频率在C、X波段转换的切伦科夫微波发生器优选实施例的C波 段微波随时间的变化趋势； 图7为本发明提供的频率在C、X波段转换的切伦科夫微波发生器优选实施例的X波 段微波随时间的变化趋势；