嵌永磁磁铁采用具有高的剩余磁感应强度和高的矫顽力的硬磁材料。
[0027]外部永磁磁铁为两块大小相同的同轴结构型磁块，环绕于相对论磁控管的外部，其内径等于相对论磁控管的外径，与相对论磁控管保持同轴，外部永磁磁铁的轴向位置为相对论磁控管的互作用区域中心。
[0028]内嵌永磁磁铁同样为两块相同大小的同轴结构磁块，其体积较小，位于相对论磁控管的内部，其外径等于相对论磁控管的阳极外径，内径则大于相对论磁控管的阴极外径，也与相对论磁控管保持同轴，两块内嵌小磁块轴向放置中心也与相对论磁控管互作用区域中心重合，轴向位置与外部永磁磁铁的两个磁块有部分重叠。
[0029]外部永磁磁铁在互作用中心附近的一小部分区域内形成了沿轴向的均匀磁场。内嵌永磁磁铁位于磁控管内部，内嵌永磁磁铁可以充分利用磁控管内部的空间，在不降低外部永磁磁铁所形成的轴向磁场大小的前提下，将均匀磁场区沿轴向进行延伸。
[0030]图1为本实用新型的永磁包装相对论磁控管的结构示意图，图2是图1结构中内嵌和外部永磁磁铁示意图，图3、图4是图1结构中相对磁控管示意图，图5是图2永磁铁结构所形成的磁场分布图。本实用新型中的永磁包装相对论磁控管包括内嵌永磁磁铁、外部永磁磁铁II和相对论磁控管III。
[0031]本实施例中永磁磁铁如图2所示，内嵌永磁磁铁I的两小块磁块，外径为120mm，内径为66 mm，每块厚度为80 mm，其间隔为150 mm，每块重量为5 Kg，内嵌永磁磁铁总重量为10 Kg,两个小磁块的剩余磁感应强度为1.1T ;外部永磁磁铁II的两块磁块，外径为310mm,内径为210 mm，每块厚度为107 mm，其间隔为30mm,每块重量为35.3Kg，外部永磁磁铁总重量为70.6 Kg，两个磁块的剩余磁感应强度为1.3T。整个永磁铁结构的磁场分布图如图5所示，内嵌永磁磁铁在不降低外部永磁磁铁所形成的轴向磁场大小的前提下，将均匀磁场区沿轴向扩展到154_，整个均匀区的剩余磁感应强度为0.37T。
[0032]本实施例中的相对论磁控管III如图3、图4所示，包括透明阴极(1、2、3)，阳极4，谐振腔5耦合孔6，扇形波导7，同轴波导8，圆锥9，外筒10。透明阴极由三部分组成，分别为阴极底柱I，端帽2，和三根相同大小的金属柱3，阴极底柱为半径15.8_，长125_的圆柱；阴极端帽为两个半径23.8mm，厚1mm的圆柱；三根金属柱横截面皆为内半径10.8mm，外半径15.8mm，夹角20°的扇形，金属柱长度为160mm。阳极4半径为33.3mm，阳极轴向长度为80mm，谐振腔数目为6，谐振腔内半径为33.3mm，外半径为60 mm，谐振腔张角为20°，轴向长度为80mm。耦合孔分别位于六个谐振腔的外壁正中间，在谐振腔与扇形波导相连接的公共壁上，共六个，親合孔内半径为60mm，外半径为70mm，张角为15°，轴向长度为52mm。三个扇形输出波导内半径为70mm，夕卜半径为95mm，张角为90°，扇形波导轴向长度为118mm。与扇形波导相连接的末段同轴波导内半径为70mm，外半径为95mm，轴向长度为150_，末端圆锥底端半径为70_，顶端半径为30_，圆锥高为120_。
[0033]利用粒子模拟软件对上述结构尺寸下的永磁包装相对论磁控管进行计算，如图6所示，得到在馈入电压为623kV、输入电流6.27kA的条件下，在1.58GHz的频率上，输出效率为39.6%。与电磁线圈加载的相同结构尺寸下的该种相对论磁控管计算相比较，二者输出效率相当。由于该永磁包装将器件整体结构紧凑，故该实用新型可用于对器件小型化要求严格的高功率微波系统之中。
[0034]本实用新型并不局限于前述的【具体实施方式】。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组入口 ο
【主权项】
1.一种永磁包装相对论磁控管，所述磁控管为全腔提取轴向输出结构，由阴极、阳极外筒以及轴向提取结构组成；其特征在于包括若干个环状的永磁铁，一部分永磁铁套在阳极外筒上，另一部分永磁铁套在阳极外筒内的阴极上，永磁铁与磁控管同轴心设置。2.根据权利要求1所述的一种永磁包装相对论磁控管，其特征在于套在阳极外筒上的永磁铁的内径等于阳极外筒的外径，且每一个永磁铁的大小形状一致。3.根据权利要求2所述的一种永磁包装相对论磁控管，其特征在于套在阳极外筒上的永磁铁的轴向位置为相对论磁控管的互作用区域中心。4.根据权利要求1所述的一种永磁包装相对论磁控管，其特征在于套在阳极外筒内的阴极上的永磁铁的外径等于阳极外筒的内径，永磁铁的内径大于阴极的外径，且每一个永磁铁的大小形状一致。5.根据权利要求4所述的一种永磁包装相对论磁控管，其特征在于套在阳极外筒内的阴极上的永磁铁轴向位置中心与相对论磁控管互作用区域中心重合。6.根据权利要求1所述的一种永磁包装相对论磁控管，其特征在于套在阳极外筒上的永磁铁与套在阴极上的永磁铁的数量一致，且阳极外筒内外的永磁铁位置--对应。7.根据权利要求6所述的一种永磁包装相对论磁控管，其特征在于阳极外筒内外的永磁铁在垂直于磁控管轴线方向上部分重叠。8.根据权利要求1所述的一种永磁包装相对论磁控管，其特征在于所述磁控管的阴极为三根金属杆组成的透明阴极，阳极带有六个谐振腔，提取结构采用六个径向耦合孔与三个扇形波导相结合，三个扇形波导沿角向均匀分布在六个谐振腔的外部，六个耦合孔分别位于六个谐振腔与其相邻的扇形波导的公共壁上。
【专利摘要】本实用新型公开了一种永磁包装相对论磁控管，所述磁控管为全腔提取轴向输出结构，由阴极、阳极外筒以及轴向提取结构组成；包括若干个环状的永磁铁，一部分永磁铁套在阳极外筒上，另一部分永磁铁套在阳极外筒内的阴极上，永磁铁与磁控管同轴心设置。本实用新型的永磁磁铁采用内嵌和外部加载相结合的办法，增大了永磁体均匀区尺寸，部分永磁磁铁嵌于磁控管内部，充分利用了磁控管的内部空间，使得整个永磁包装结构较为紧凑。该永磁包装结构能长时间稳定的为相对论磁控管提供所需均匀磁场，使其工作产生吉瓦级的高功率微波输出。该种永磁包装相对论磁控管能很好地应用于结构紧凑或重复频率运行的高功率微波系统之中。
【IPC分类】H01J25/50, H01J23/02
【公开号】CN204792676
【申请号】CN201520518104
【发明人】许州, 王冬, 马弘舸, 徐莎, 秦奋, 张勇
【申请人】中国工程物理研究院应用电子学研究所
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月17日