宽X厚)10X4X0.75mm、材质为无磁不锈钢，其上的冷阴极直径为Φ 1.8mm、厚lMm、碳纳米管片材；微波输入层(长X宽X厚)10X4X0.25mm、材料为聚四氟乙烯，中部互作用间隙面积为4X4mm、高与微波输入层厚相同；上电极板(长X宽X厚)10X4X0.05mm、材料为无磁不锈钢，在上电极板中部与互作用间隙对应范围内采用激光刻蚀20X20=400个边长为0.1X0.1mm的陈列式方孔，作为电子注输出孔。互作用谐振腔体内直径为Φ30ι?πι，腔体厚2mm，高度18mm，材质为铜。互作用谐振腔漂移管道内直径为Φ 5.34mm;间隙长度2.3mm。親合环3环体厚度0.5mm，环体宽度2mm,环轴向高度a=5mm,环径向宽度b=4mm ;内导体内径0.75mm，外径1.5mm。同轴输出口使用材料99 #陶瓷密封，SP陶瓷输出窗片。在微带结构上依次加工出同样尺寸大小的辐射源结构形成阵列，调整辐射源之间的间距L得到不同相位的高频信号，本案例中辐射源中心间距L=122mm。得到相同相位的高频输出信号，其结构示意图如图3所示，将各部件焊接在一起，在排气台上排气，最后得到超高真空度的密封真空管。
[0031]本实施案例中，上电极板接1800V直流电压，下电极板7接地；采用合适的碳纳米管冷片材作阴极，将频率为2.45GHz (也可为其他频率)，功率为0.1ff的微波E(t)从微波输入层左端输入，此时五个阴极表面同时在静电场和微波高频场的作用下得到五个发射电流密度被调制的同相电子注，通过调节漂移管道的长度使各个电子注达到最佳群聚，然后再通过各自谐振腔，在各自谐振腔内激励起倍频同相微波并与之进一步互作用，完成注波互作用，实现能量交换，最后通过耦合装置和陶瓷输出窗片将各个谐振腔中的倍频同相微波信号能量输出。
[0032]按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种微波调制冷阴极微型阵列式辐射源，包括: 利用微波调制的冷阴极电子枪，用于作为电子源； 阵列式互作用谐振腔，与所述利用微波调制的冷阴极电子枪配合使用； 所述阵列式互作用谐振腔包括两个以上等距布置的互作用谐振腔，且相邻互作用谐振腔的中心间距L大于零； 所述互作用谐振腔包括谐振腔壳体(2)，两个相对并分别设置在所述谐振腔壳体(2)内部上、下两端的电子注漂移管道(12)，两个电子注漂移管道(12)之间具有间隙，且位于上端的电子注漂移管道(12 )为收集极(1); 在所述谐振腔壳体(2)的一侧上还设置有凸出所述谐振腔壳体(2)的外导体(4-1)和位于所述外导体(4-1)内的内导体(4)，同时，在二者之间还设置有陶瓷输出窗片(5)，且所述外导体(4-1)、所述内导体(4)和所述陶瓷输出窗片(5)同轴；所述外导体(4-1)中空并与所述谐振腔壳体(2)连通； 在所述谐振腔壳体(2)内与所述内导体(4)同侧还设置有耦合环(3)，所述耦合环(3)一端与所述内导体(4)连接、另一端与所述谐振腔壳体(2)内壁连接。2.根据权利要求1所述的微波调制冷阴极微型阵列式辐射源，其特征在于，所述耦合环(3)、外导体(4-1)、内导体(4)和陶瓷输出窗片(5)设置于所述谐振腔壳体(2)内部的上端并位于所述电子注漂移管道(12)的一侧。3.根据权利要求2所述的微波调制冷阴极微型阵列式辐射源，其特征在于，所述利用微波调制的冷阴极电子枪包括电子枪壳体(10 )，和由微波输入层(11)与下电极板(7 )及冷阴极(8)、上电极板(6)构成的电子枪枪芯； 所述电子枪枪芯横穿所述电子枪壳体(10)，所述微波输入层(11)设置于所述下电极板(7)和所述上电极板(6)之间，且其上下表面分别与所述上电极板(6)和所述下电极板(7)固定； 所述电子枪壳体(10)上端与所述互作用谐振腔密封形成真空室，其下端与所述下电极板(7)密封； 在所述微波输入层(11)的中段设有一正对所述电子注漂移管道(12)的电子注与调制微波互作用间隙(11-1)，所述冷阴极(8)则嵌于所述电子注与调制微波互作用间隙(11-1)底部的所述下电极板(7 )上，使得所述电子注漂移管道(12)对准电子枪电子注通道； 在所述上电极板(6)上正对所述冷阴极(8)和所述电子注与调制微波互作用间隙(11-1)的区域开设有阵列式电子注输出孔(9);所述阵列式电子注输出孔(9)的各孔尺寸均小于微波波长。4.根据权利要求3所述的微波调制冷阴极微型阵列式辐射源，其特征在于，所述冷阴极(8)个数与所述互作用谐振腔的个数匹配。5.根据权利要求4所述的微波调制冷阴极微型阵列式辐射源，其特征在于，相邻的所述互作用谐振腔的中心间距L满足以下关系: 当要求两相邻互作用谐振腔相位相同时，两互作用谐振腔之间的中心间距L为微波输入层中微波半波长的偶数倍； 当要求各相邻两互作用谐振腔相位相反时，两互作用谐振腔之间的中心距为微波输入层中微波半波长的奇数倍。6.根据权利要求5所述的微波调制冷阴极微型阵列式辐射源，其特征在于，所述微波半波长的偶数倍为2、4、6、8、10、12或14倍；所述微波半波长的奇数倍为3、5、7、9、11、13或15倍。7.根据权利要求4所述的微波调制冷阴极微型阵列式辐射源，其特征在于，所述阵列式电子注输出孔(9)置于所述电子枪壳体(10)内腔轴线位置，下电极板(7)、电子枪枪芯两侧及上电极板(6)顶面、谐振腔壳体(2)通过电子枪壳体(10)密封固定成一体。8.根据权利要求7所述的微波调制冷阴极微型阵列式辐射源，其特征在于，所述阵列式电子注输出孔(9)通过激光刻蚀而成，其孔的形状为圆孔、方孔或条形孔。9.根据权利要求4所述的微波调制冷阴极微型阵列式辐射源，其特征在于，所述微波输入层(11)为介电常数为2-10的绝缘介质。10.如权利要求1-9任一项所述的微波调制冷阴极微型阵列式辐射源的实现方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)上电极板接直流电压，下电极板接地的步骤； (2)将微波从微波输入层左端输入的步骤；此时，冷阴极表面同时在静电场和微波产生的高频场的作用下得到多个调制电子注； (3)各个调制电子注通过各自的阵列式电子注输出孔进入电子注漂移管道的步骤； (4)调制电子注在各自的谐振腔中自激振荡，产生同频/倍频微波辐射，调制电子注能量转化为微波的步骤； (5)通过耦合环和同轴结构输出微波，实现输入信号的同频/倍频放大输出的步骤； (6)根据各个冷阴极/谐振腔在调制微波传输方向上具体位置，控制各个输出微波信号的相位的步骤，实现相位可控。
【专利摘要】本发明公开了一种微波调制冷阴极微型阵列式辐射源及其实现方法，解决了现有技术的问题。该微波调制冷阴极微型阵列式辐射源利用微波调制的冷阴极电子枪，用于作为电子源；阵列式互作用谐振腔，与利用微波调制的冷阴极电子枪配合使用；阵列式互作用谐振腔包括两个以上等距布置的互作用谐振腔，且相邻互作用谐振腔的中心间距L大于零。本发明只需使用一个谐振腔就可以实现阵列中一个辐射源信号的同频/倍频放大输出，从而减小阵列中各个辐射源器件的结构体积和加工难度，同时阵列中各个辐射源相位可控，对微波电真空器件做到微型化、集成化有积极意义。
【IPC分类】H01J23/06
【公开号】CN105304437
【申请号】CN201510675065
【发明人】袁学松, 谢杰, 王彬, 李海龙, 鄢扬
【申请人】电子科技大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年10月19日