一种永磁封装的紧凑型Ku波段三轴相对论速调管放大器的制作方法

技术特征：
1.一种永磁封装的紧凑型ku波段三轴相对论速调管放大器，其特征在于，所述永磁封装的紧凑型ku波段三轴相对论速调管放大器包括：用于永磁封装的永磁体，以及设置在所述永磁体内的三轴相对论速调管放大器；所述三轴相对论速调管放大器包括：注入腔、内导体、第一群聚腔和阳极外筒；所述注入腔包括相对设置的注入腔内筒和注入腔外筒；所述注入腔内筒固定设在所述内导体上；所述注入腔外筒为同轴环形谐振腔，固定设在所述注入腔内筒和所述第一群聚腔之间，并且固定设在所述阳极外筒的内壁上；所述注入腔内筒的内半径为r5，宽度为l5，与所述内导体204左侧端面的距离为l4；所述注入腔外筒的内半径为r6，外半径为r7，宽度为l6；所述注入腔外筒在正对所述注入腔内筒的位置设有宽度为l5的开口；l5的取值为工作波长λ的四分之一，l6的取值为工作波长λ的四分之三。2.根据权利要求1所述的一种永磁封装的紧凑型ku波段三轴相对论速调管放大器，其特征在于，所述永磁体包括左侧永磁体和右侧永磁体，形成左侧永磁体磁场和右侧永磁体磁场；所述左侧永磁体和所述右侧永磁体均采用高磁性材料钕铁硼烧制而成，套在所述阳极外筒的外侧。3.根据权利要求2所述的一种永磁封装的紧凑型ku波段三轴相对论速调管放大器，其特征在于，所述左侧永磁体和所述右侧永磁体的纵向截面呈对称结构，永磁体磁钢截面呈“l”型结构，长边内半径为r25，长边外半径为r26，长边轴向长度为l25，短边内半径为r26，短边外半径为r27，短边轴向长度为l26。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种永磁封装的紧凑型ku波段三轴相对论速调管放大器，其特征在于，所述三轴相对论速调管放大器还包括：第一反射腔、第二反射腔、第二群聚腔和提取腔，所述第一反射腔固定设在所述第一群聚腔和所述第二群聚腔之间，所述第二反射腔固定设在所述第二群聚腔和所述提取腔之间。5.根据权利要求4所述的一种永磁封装的紧凑型ku波段三轴相对论速调管放大器，其特征在于，所述三轴相对论速调管放大器还包括：阴极座和阴极；所述阴极是一个薄壁圆筒，套在所述阴极座的右端，其内半径为r1，长度为l1，壁厚为1mm
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2mm；所述阳极外筒由两段一体的圆柱筒组成，内半径分别为r2和r3；所述内导体是一个圆柱体，半径为r4，长度为l2，其左侧端面与所述阳极外筒半径为r3的一段圆柱筒的左侧端面平齐，且其左侧端面和所述阴极右侧端面的轴向距离为l3；r1等于电子束的半径，满足r4<r1<r3<r2。6.根据权利要求5所述的一种永磁封装的紧凑型ku波段三轴相对论速调管放大器，其特征在于，所述第一反射腔包括相对设置的第一反射腔内筒和第一反射腔外筒；所述第一反射腔内筒固定设在所述内导体上，内半径为r10，宽度为l10，与所述第一群聚腔右侧端面的距离为l9；所述第一反射腔外筒固定设在所述阳极外筒的内壁上，外半径为r11，宽度为l10；所述第二反射腔包括相对设置的第二反射腔内筒和第二反射腔外筒；所述第二反射腔内筒固定设在所述内导体上，内半径为r14，宽度为l14，与所述第二群聚腔右侧端面的距离为l13；所述第二反射腔外筒固定设在所述阳极外筒的内壁上，外半径为r15，宽度为l14；
满足r10<r11，r14<r15，l9的取值为工作波长λ的2
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3倍，l10的取值为工作波长λ的四分之一，l13的取值为工作波长λ的2
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2.5倍，l14的取值为工作波长λ的三分之一。7.根据权利要求6所述的一种永磁封装的紧凑型ku波段三轴相对论速调管放大器，其特征在于，所述第一群聚腔包括相对设置的第一群聚腔内筒和第一群聚腔外筒；所述第一群聚腔内筒固定设在所述内导体上，内半径为r8，宽度为l8，与所述注入腔内筒右侧端面的距离为l7；所述第一群聚腔外筒固定设在所述阳极外筒的内壁上，外半径为r9，宽度为l8；所述第二群聚腔包括相对设置的第二群聚腔内筒和第二群聚腔外筒；所述第二群聚腔内筒固定设在所述内导体上，内半径为r12，宽度为l12，与所述第一反射腔右侧端面的距离为l11；所述第二群聚腔外筒固定设在所述阳极外筒的内壁上，外半径为r13，宽度为l12；所述提取腔包括相对设置的提取腔内筒和提取腔外筒，均呈双间隙圆环结构，两个间隙的内半径分别为r16和r18，外半径分别为r17和r19，宽度分别为l16和l18，轴向距离为l17；所述提取腔内筒固定设在所述内导体的外壁上，所述提取腔外筒固定设在所述阳极外筒的内壁上；所述提取腔内筒、所述提取腔外筒与所述第二反射腔右侧端面的距离均为l15；满足r8<r9，r12<r13，r16<r17，r18<r19，l7的取值为工作波长λ的2
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5倍，l8的取值为工作波长λ的四分之一，l11的取值为工作波长λ的六分之一，l12取值为工作波长λ的四分之一，l15的取值为工作波长λ的六分之一，l16和l18的取值为工作波长λ的四分之一，l17的取值为工作波长λ的十分之一。8.根据权利要求7所述的一种永磁封装的紧凑型ku波段三轴相对论速调管放大器，其特征在于，所述三轴相对论速调管放大器还包括：电子束收集极、锥波导、反馈环、微波输出口和注入波导；所述电子束收集极是一个圆柱体，通过螺纹与所述内导体连接成一体，半径为r22，长度为l19，其左侧端面半径为r20处设有截面为直角梯形的凹槽；所述凹槽的内半径为r21、外半径为r20、上底宽度为l21、下底宽度为l20；在距离所述电子束收集极左侧端面l22处，所述阳极外筒202的内壁向外倾斜，倾斜段与所述电子束收集极之间的锥形空间形成锥波导；所述锥波导的轴向长度为l23；所述反馈环是一个金属圆环，固定设在距离所述电子束收集极左侧端面l23处，外半径为r23，宽度为l24；所述微波输出口固定设在所述锥波导右侧，且由所述阳极外筒与所述电子束收集极之间的圆环形空间形成，内半径为r22，外半径为r24；所述注入波导与所述注入腔外筒相连接；满足r20<r3<r22<r23<r24，l19的取值为为工作波长λ的2
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5倍，l20的取值为为工作波长λ的1
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2倍，l23的取值为为工作波长λ的1倍。9.根据权利要求8所述的一种永磁封装的紧凑型ku波段三轴相对论速调管放大器，其特征在于，所述三轴相对论速调管放大器的尺寸为：r1＝24mm，r2＝40mm，r3＝28mm，r4＝22mm，r5＝19mm，r6＝30mm，r7＝32mm，r8＝19mm，r9＝31.4mm，r10＝16.5mm，r11＝33.5mm，r12＝19mm，r13＝31mm，r14＝15.5mm，r15＝34mm，r16＝18.5mm，r17＝31.4mm，r18＝18.8mm，r19＝31.4mm，r20＝27mm，r21＝23mm，r22＝29mm，r23＝31.5mm，r24＝35mm，r25＝
48mm，r26＝90mm，r27＝150mm，l1＝20mm，l2＝169.7mm，l3＝26mm，l4＝13.5mm，l5＝4.5mm，l6＝13.5mm，l7＝5.2mm，l8＝4.7mm，l9＝49.2mm，l10＝5mm，l11＝6mm，l12＝6.1mm，l13＝28mm，l14＝9mm，l15＝4.5mm，l16＝4.6mm，l17＝2mm，l18＝4.9mm，l19＝50mm，l20＝25mm，l21＝11mm，l22＝4mm，l23＝21mm，l24＝3mm，l25＝175mm，l26＝65mm。10.根据权利要求5至9任一项所述的一种永磁封装的紧凑型ku波段三轴相对论速调管放大器，其特征在于，所述第一群聚腔工作于同轴tm
011
模式，所述第二群聚腔工作于同轴tm
011
模式，所述提取腔工作于同轴tm
012
模式。

技术总结
本发明属于高功率微波技术领域，公开了一种永磁封装的紧凑型Ku波段三轴相对论速调管放大器(TKA)，包括阴极座201、阳极外筒202、阴极203、内导体204、注入腔205、第一群聚腔206、第一反射腔207、第二群聚腔208、第二反射腔209、提取腔210、电子束收集极211、锥波导212、反馈环213、微波输出口214、注入波导215、左侧永磁体磁场216a和右侧永磁体磁场216b，整体结构关于中心轴线旋转对称。本发明为HPM空间相干功率合成所需的模块化TKA提供了一种可行的技术方案，通过高频电磁结构的合理优化和利用腔体间的TEM模正反馈能量耦合来缩短器件的轴向长度，通过采用径向充磁的高磁性材料钕铁硼设计永磁体磁场，首次实现了Ku波段TKA一百公斤以内的永磁封装设计。斤以内的永磁封装设计。斤以内的永磁封装设计。


技术研发人员：巨金川 周云霄 张威 张军 陈英豪 张发宁
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：2021.07.30
技术公布日：2021/11/2