专利名称：回旋管开槽开放谐振腔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种回旋管开槽开放谐振腔，属于高功率毫米波源技术领域。
背景技术：
在微波武器、毫米波雷达、通信、精确制导、陶瓷烧结、热核聚变的等离 子体加热和高能物理等强烈需求的推动下，高功率相干毫米波源的研究在国际上 受到高度重视，并迅速发展成为研究前沿与热点。在等离子体物理学和相对论电 子学的发展带动下，人们研制出了能够在此波段有效工作的快波器件——回旋管 (1. Twiss R. Q.， Roberts J. A. Electromagnetic radiation from electrons rotating in an ionized medium under the action of a uniform magnetic field. Aust. J. Phys. 1958， 11: 424~432. 2. Schneider J. Stimulated emission of radiation by relativistic electrons in a magnetic field. /^>v. i ev.丄e", /95S>, 2: 50(50<§. 3. A. V. Gaponov, "Interaction between irrectilinear electron beams and electromagnetic waves in transmission lines," Izv. VUZov. Radiofiz.， vol. 2, pp. 836-837, 1959.)。回旋管结构 相对简单，在很宽的频率范围，特别是在毫米波和亚毫米及太赫兹波段能以多种 方式产生脉冲峰值功率与连续波功率，因而在国际上受到高度重视。为了获得高 功率，回旋管一般工作于大横向尺寸的高次波导模式，这时波导模式很密，这就 面临严重的模式竞争问题；高频率回旋管面临的另一个严重问题是，为了满足回 旋谐振条件，基波回旋管需要很强的工作磁场。例如，频率在94GHz的回旋管， 为了保证工作模式与电子注回旋基波高效互作用，需要大约3.5特斯拉的直流 磁场，谐波工作的回旋管所要求的磁场强度是基次回旋谐波工作的1/s"是谐波 次数)，但是，伴随着谐波次数的增加，模式竞争问题越来越严重；同时要想得 到较高的注波互作用效率也变得更加困难(Victor L. Granatstein, "A quarter century of gyrotron research and development"，正EE TRANS. ON PLASMA SCI，VOL. 25， NO. 6, pp. 1322， 1997.)。综上所述，如何抑制竞争模式是提高回旋管 稳定性，从而获得高功率高效率的关键，正是目前研究的热点和重点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种回旋管开槽开放谐振腔。 它具有在毫米波、亚毫米波及太赫兹频段产生高功率相干辐射的能力，有广泛的 军事及民用应用前景。
本发明的目的有以下技术措施实现
回旋管开槽开放谐振腔的内壁上开设一个或多个轴向槽，以切断竞争模式 的角向壁电流；或者在谐振腔的内壁上开设角向槽，以切断竞争模式的纵向壁电 流。
当工作模式为非轴对称模式时，在工作模式角向壁电流为零的地方开轴向槽。
轴向槽的宽度较波长人小的多。
轴向槽的深度为0<0<^/2， D为槽的深度，X为工作波长。 角向槽的宽度较波长X小的多。
角向槽深度为0<0<人/2， D为槽的深度，X为工作波长。 本发明具有如下优点
1. 通过开轴向槽切断竞争模式的角向壁电流而不破坏工作模式的壁电 流，竞争模式被抑制，谐振腔的稳定性被提高。
2. 通过开角向槽切断竞争模式的纵向壁电流而不破坏工作模式的壁电 流，竞争模式被抑制，谐振腔的稳定性被提高。
3. 通过轴向开槽，固定了工作模式的极化方向，可以方便应用。
图1为谐振腔横截面图，谐振腔内壁被轴向开槽。 l谐振腔，2轴向槽图2是谐振腔纵向截面图，谐振腔内壁被角向开槽。 3谐振腔，4角向槽
图3是谐振腔横截面图，用于TE21回旋管的轴向开槽谐振腔，槽为轴对称分布，
槽间夹角为90度，角向指标不是2和4的模式被抑制。 5谐振腔，6轴向槽
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例 只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域 的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。
回旋管开槽谐振腔具有结构简单、制造方便，如图1-3所示，根据回旋器 件行波段的工作模式选取开槽方案，原则是在不影响工作模式的前提下，最大限 度地抑制竞争模式。
实施例1:
如图1所示，在谐振腔中，当工作模式为非对称模式TEn时，角向壁电流 有2个零点，可以开2个轴向槽，它不影响TEn模式的角向壁电流，角向指标不 为1的模式因为角向壁电流被切断而受到抑制，如^8. 5mm，开槽宽度D选O. 5mm 它比波长X小得多，槽的深度D选2mm，它在0与 ^/2=4. 25mm之间。
实施例2:
如图3所示，在谐振腔中，当工作模式为非对称模式T^时，角向壁电流 有4个零点，可以开4个轴向槽，它不影响TEw模式的角向壁电流，角向指标不 为2的模式因为角向壁电流被切断而受到抑制。如A =3mra，开槽宽度D选0. 3mm， 较波长入小的多，槽的深度D选0.75mra，它在0与^/2=1. 5mm之间。
实施例3:
如图2所示，在谐振腔中，当工作模式为对称模式TEw时，采用角向开槽 的方案，所有非对称模式被抑制。如入=8.5隱，开槽宽度D选0.5mra，较波长 i 小的多。槽的深度D选2mm，它在0与^/2=4. 25mm之间。其它形状谐振腔以此类 推。
权利要求
1.回旋管开槽开放谐振腔，其特征在于该谐振腔(1)的内壁上开设一个或多个轴向槽(2)以切断竞争模式的角向壁电流；或者在谐振腔(3)的内壁上开设一个或多个角向槽(4)，以切断竞争模式的纵向壁电流。
2. 如权利要求1所述回旋管开槽开放谐振腔，其特征在于当工作模式为非 轴对称模式时，在工作模式角向壁电流为零的地方开设轴向槽。
3. 如权利要求1所述回旋管开槽开放谐振腔，其特征在于轴向槽(2)的宽 度较波长X小得多。
4. 如权利要求1所述回旋管开槽开放谐振腔，其特征在于轴向槽(2)的深 度为(kD〈X/2， D为槽的深度，入为工作波长。
5. 如权利要求1所述回旋管开槽开放谐振腔，其特征在于角向槽(4)的宽 度较波长入小得多。
6. 如权利要求1所述回旋管开槽开放谐振腔，其特征在于角向槽(4)的深 度为(XD〈X/2， D为槽的深度，入为工作波长。
全文摘要
本发明公开了一种回旋管开槽开放谐振腔，其特点是该谐振腔(1)的内壁上开设一个或多个轴向槽(2)以切断竞争模式的角向壁电流；或者在谐振腔(3)的内壁上开设角向槽(4)，以切断竞争模式的纵向壁电流。当工作模式为非轴对称模式时，在工作模式角向壁电流为零的地方开设轴向槽。轴向槽(2)的宽度较波长λ小得多，轴向槽(2)的深度为0＜D＜λ/2，D为槽的深度，λ为工作波长；角向槽(4)的宽度较波长λ小得多，角向槽(4)的深度为0＜D＜λ/2，D为槽的深度，λ为工作波长。
文档编号H01J23/00GK101299479SQ200810044678
公开日2008年11月5日 申请日期2008年6月11日 优先权日2008年6月11日
发明者胜 喻, 勇 徐, 李宏福, 牛新建, 丽 王, 勇 黄 申请人:电子科技大学