一种高功率二极管径向微波发生器的制作方法

本实用新型涉及电子器件和微波技术领域，特别是一种用于雷达等领域的高功率二极管径向微波发生器

背景技术：

随着技术的进步，微波技术在雷达、通信以及无人机等领域应用越来越广泛，新的技术领域要求微波发生设备具有高频段、高功率以及高集成的特性，重其重点在于提高器件的比功率。而传统的微波发生器一般采用轴向微波发生器件，但是轴向微波发生器件存在高频结构尺寸小、发射功率低、能量转换效率低等问题，因此需要在结构上对微波发生器进行根本的改变，以适应当前的微波设备及应用的需求。

技术实现要素：

为了克服上述问题，本实用新型提供了一种高功率二极管径向微波发生器，采用的技术方案如下：

一种高功率二极管径向微波发生器，包括冷阴极场致发射二极管、电子束调制腔、振荡放大腔、微波发射腔和导引线圈，所述冷阴极场致发射二极管集成在所述微波发生器的轴心并沿所述轴心轴对称设置，所述电子束调制腔设置在所述冷阴极场致发射二极管阴极的外周并沿所述轴心轴对称设置，所述电子束调制腔的入口与所述冷阴极场致发射二极管阴极位置相对，所述振荡放大腔设在所述电子束调制腔的外周并与所述电子束调制腔的出口连通，所述微波发射腔设在所述振荡放大腔的尾端并平行所述轴心，所述导引线圈设在所述电子束调制腔和振荡放大腔的上下两面，在工作时，所述冷阴极场致发射二极管的阴极和阳极之间加载脉冲电压。

进一步的，所述电子束调制腔具有多个与所述轴心平行的第一间隙，所述第一间隙的数量是4n个，其中n≥1。

进一步的，所述振荡放大腔具有多个与所述轴心平行的第二间隙，所述第二间隙的数量是m个，其中m≥2。

进一步的，所述冷阴极场致发射二极管为无箔二极管。

进一步的，所述电子束调制腔与振荡放大腔连接处设有过滤带，所述过滤带由铜或者铝材质制成。

进一步的，所述脉冲电压的上升时间小于2ns，所述冷阴极场致发射二极管阻抗为50±5ω。

进一步的，所述冷阴极场致发射二极管的阱区设有连通所述电子束调制腔的入口与所述冷阴极场致发射二极管阴极的多个电子束通道。

进一步的，所述第一间隙和第二间隙由相邻的凹槽和叶片构成。

本技术：
的微波发生器，由于电子震荡放大区域采用径向结构，辅以电子束调制腔、振荡放大腔的间隙结构，可以有效的扩大振荡区域，提高内部电场场强，实现高功率高效率的微波输出，从而提高了整个器件的功率容量，可以适应高功率微波场合的应用。

附图说明

图1为一种高功率二极管径向微波发生器的内部结构示意图。

其中，1-阴极；2-阳极；3-阱区；4-电子束调制腔；5-振荡放大腔；6-微波发射腔；7-阴极输入；8-阳极输入；9-导引线圈；10-第一间隙；11-第二间隙；12-过滤带。

具体实施方式

如图1所示的一种高功率二极管径向微波发生器，包括冷阴极场致发射二极管、电子束调制腔4、振荡放大腔5、微波发射腔6和导引线圈9，所述冷阴极场致发射二极管包括阴极1、阳极2以及其间的阱区3，在实际应用场合，所述冷阴极场致发射二极管集成在所述微波发生器的轴心并沿所述轴心轴对称设置，所述电子束调制腔4设置在所述冷阴极场致发射二极管阴极1的外周并沿所述轴心轴对称设置，所述电子束调制腔4的入口与所述冷阴极场致发射二极管阴极1位置相对，冷阴极场致发射二极管的阱区3设有连通所述电子束调制腔4的入口与所述冷阴极场致发射二极管阴极1的多个电子束通道，所述振荡放大腔5设在所述电子束调制腔4的外周并与所述电子束调制腔4的出口连通，所述微波发射腔6设在所述振荡放大腔的尾端并平行所述轴心，所述导引线圈9设在所述电子束调制腔4和振荡放大腔5的上下两面。

具体工作时，在所述冷阴极场致发射二极管的阴极1和阳极2的输入7、8之间加载脉冲电压，其中，所述脉冲电压的上升时间小于2ns，所述冷阴极场致发射二极管阻抗为50±5ω，冷阴极场致发射二极管的阴极1发射出电子束进入电子束调制腔4，所述电子束调制腔4具有多个与所述轴心平行的第一间隙，所述第一间隙10的数量是4n个，其中n≥1，本实施例采用第一间隙10的数量是4个，所述第一间隙10由相邻的凹槽和叶片构成，可以使得其中的射频电场发生局部强化，在电子束调制腔4中电子束中的运动电子所激发的射频电场反作用于电子束，实现电子的速度和密度的调制，由于第一间隙10的数量是4个，因此在电子束调制腔4只有3π/4模的射频电场被有效激励，其中的，调制好的电子束在导引线圈9产生的磁场的导引下，再进入振荡放大腔5内与射频电场作用实现能量从电子束到微波的转化，从而实现微波能量的放大，微波最后通过微波发射腔6转向并沿与轴心平行的轴向发射出去。

作为优选，所述振荡放大腔5具有多个与所述轴心平行的第二间隙11，所述第二间隙11的数量是m个，其中m≥2，所述第二间隙11也由相邻的凹槽和叶片构成，本实施例采用第二间隙11的数量也是4个，上述结构可以在振荡放大腔5中形成驻波，驻波振荡与电子束多次发生作用，进一步增强微波的能量。

作为优选，本申请的所述冷阴极场致发射二极管为无箔二极管，无箔二极管可以避免有箔二极管的散射效应，从而可以提高电子束的亮度和能量。在所述电子束调制腔4与振荡放大腔5连接处设有由铜或者铝材质制成的金属环形过滤带，结合导引线圈9的感生电流对调制后的电子束进行杂散电子的过滤，从而提高电子束的能量和频段的集中性。

本申请的微波发生器，由于电子震荡放大区域采用径向结构，辅以电子束调制腔4、振荡放大腔5的间隙结构，相对现有技术的轴向结构，可以有效的扩大振荡区域，提高内部电场场强，实现高功率高效率的微波输出，从而提高了整个器件的功率容量，在导引磁场以及电子束能量足够的情况下，在ka波段，可以实现超过gw级的微波输出，从而实现高功率微波场合的应用。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，熟悉本领域的技术人员在本实用新型揭露的范围内，可轻易想到的变化，都应涵盖在实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种高功率二极管径向微波发生器，其特征是：包括冷阴极场致发射二极管、电子束调制腔、振荡放大腔、微波发射腔和导引线圈，所述冷阴极场致发射二极管集成在所述微波发生器的轴心并沿所述轴心轴对称设置，所述电子束调制腔设置在所述冷阴极场致发射二极管阴极的外周并沿所述轴心轴对称设置，所述电子束调制腔的入口与所述冷阴极场致发射二极管阴极位置相对，所述振荡放大腔设在所述电子束调制腔的外周并与所述电子束调制腔的出口连通，所述微波发射腔设在所述振荡放大腔的尾端并平行所述轴心，所述导引线圈设在所述电子束调制腔和振荡放大腔的上下两面，在工作时，所述冷阴极场致发射二极管的阴极和阳极之间加载脉冲电压。

2.如权利要求1所述的一种高功率二极管径向微波发生器，其特征是：所述电子束调制腔具有多个与所述轴心平行的第一间隙，所述第一间隙的数量是4n个，其中n≥1。

3.如权利要求2所述的一种高功率二极管径向微波发生器，其特征是：所述振荡放大腔具有多个与所述轴心平行的第二间隙，所述第二间隙的数量是m个，其中m≥2。

4.如权利要求1所述的一种高功率二极管径向微波发生器，其特征是：所述冷阴极场致发射二极管为无箔二极管。

5.如权利要求1所述的一种高功率二极管径向微波发生器，其特征是：所述电子束调制腔与振荡放大腔连接处设有过滤带，所述过滤带由铜或者铝材质制成。

6.如权利要求1所述的一种高功率二极管径向微波发生器，其特征是：所述脉冲电压的上升时间小于2ns，所述冷阴极场致发射二极管阻抗为50±5ω。

7.如权利要求1所述的一种高功率二极管径向微波发生器，其特征是：所述冷阴极场致发射二极管的阱区设有连通所述电子束调制腔的入口与所述冷阴极场致发射二极管阴极的多个电子束通道。

8.如权利要求3所述的一种高功率二极管径向微波发生器，其特征是：所述第一间隙和第二间隙由相邻的凹槽和叶片构成。

技术总结
一种高功率二极管径向微波发生器，包括冷阴极场致发射二极管、电子束调制腔、振荡放大腔、微波发射腔和导引线圈，所述冷阴极场致发射二极管集成在所述微波发生器的轴心并沿所述轴心轴对称设置，所述电子束调制腔设置在所述冷阴极场致发射二极管阴极的外周并沿所述轴心轴对称设置，所述电子束调制腔的入口与所述冷阴极场致发射二极管阴极位置相对，所述振荡放大腔设在所述电子束调制腔的外周并与所述电子束调制腔的出口连通，所述微波发射腔设在所述振荡放大腔的尾端并平行所述轴心。

技术研发人员：宋词
受保护的技术使用者：宋词
技术研发日：2019.12.20
技术公布日：2020.05.26