一种介质嵌入的曲折金属带高频结构制造技术

本发明专利技术公开了一种介质嵌入的曲折金属带高频结构，通过将微带高频结构的介质基板替换为与曲折金属带具有相同变化周期的介质支撑杆，同时介质支撑杆部分嵌入曲折金属带，介质面向电子注的暴露面积大幅减小，且介质支撑杆部分嵌入到曲折金属带内，进一步减小了介质的暴露面积，从而降低了电子轰击到介质基底的几率，避免电荷累积效应的产生。同时，为使介质支撑杆能够嵌入曲折金属带，需采用比印制在介质基板上的曲折金属带相对更厚的金属带，由于厚度的增加，使得曲折金属带更能承受电子轰击，提高了结构的稳定性，具有更好的导热性。此外，与现有的由介质基板与曲折金属带组成的平面微带高频结构相比，本发明专利技术还具有更宽的冷带宽和更高的耦合阻抗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于属于电真空器件
，更为具体地讲，涉及平面行波管放大器中的一种介质嵌入的曲折金属带高频结构。
技术介绍
作为一类重要的微波、毫米波功率源，电真空器件被广泛应用在通信、制导、遥感等
电真空器件虽然具有高功率、高增益、高效率、高频率和长寿命的优点，但固态功率放大器件体积小，重量轻，可集成的特点，伴随着其快速向高频段、大功率方向发展，正对电真空器件形成越来越大的挑战。如何在保证电真空器件优势的同时，实现小型化，低电压，从而更好地适应科技发展的需求，是电真空器件的一个重要发展方向。结合电真空器件性能和固态器件性能而提出的平面行波管放大器是一种具有宽频带、高效率、重量轻、体积小的电真空器件。针对平面行波管放大器，目前国内外提出了多种曲折金属带高频结构，如2010年07月15日申请、2012年06月27日授权公告、公告号为CN101894724B、名称为“一种V型微带曲折线慢波结构”中国专利技术专利，2012年10月30日申请、2015年04月15日授权公告、公告号为CN102956418B、名称为“一种折叠框慢波结构”，以及2013年03月19日申请、2015年07月15日授权公告、公告号为CN103208407B、名称为“一种采用圆弧体V形波状微带曲线的慢波器件”等。这些曲折金属带高频结构多采用介质基板作为支撑，在介质基板上电镀曲折金属带来实现。采用这种方式的曲折金属带高频结构，在与电子注进行互作用的过程中，电子注直接在介质基板表面上方通过，这使得聚焦不好的电子极易打上介质基板，由于介质基板的不导电性，造成电荷在介质基板上累积，如图1所示，由此形成负压，不但影响电子注的流通，而且也影响行波管的工作性能，严重的情况下会导致行波管被破坏而无法工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种介质嵌入的曲折金属带高频结构，以减小电荷在介质上的累积，减小负压对行波管工作性能的影响。为实现上述专利技术目的，本专利技术介质嵌入的曲折金属带高频结构，包括：一矩形金属屏蔽壳，金属屏蔽壳内为真空；其特征在于，还包括：一介质支撑杆，由介质杆进行周期性的弯曲而形成，其弯曲下表面固定在金属屏蔽壳内底面上；一曲折金属带，由嵌套在介质支撑杆弯曲上表面的金属层构成；曲折金属带厚度t1与介质支撑杆厚度t2的比值(t1/t2)在0.5和2之间。本专利技术的目的是这样实现的。本专利技术介质嵌入的曲折金属带高频结构，通过将微带高频结构的介质基板替换为与曲折金属带具有相同变化周期的介质支撑杆，同时介质支撑杆部分嵌入曲折金属带，从而形成一种嵌入介质的曲折金属带高频结构。将介质基板替换为介质支撑杆后，介质大幅减少，使得介质面向电子注的暴露面积大幅减小，且介质支撑杆部分嵌入到曲折金属带内，进一步减小了介质的暴露面积，从而降低了电子轰击到介质基底的几率，避免电荷累积效应的产生。同时，为使介质支撑杆能够嵌入曲折金属带，需采用比印制在介质基板上的曲折金属带相对更厚的金属带(曲折金属带厚度t1与介质支撑杆厚度t2的比值(t1/t2)在0.5和2之间)，由于厚度的增加，使得曲折金属带更能承受电子轰击，提高了结构的稳定性，同时，这也增加了二者的接触面积，使得本专利技术具有更好的导热性。此外，与现有的由介质基板与曲折金属带组成的平面微带高频结构相比，本专利技术还具有更宽的冷带宽和更高的耦合阻抗。附图说明图1是现有介质基板支撑的微带高频结构中聚焦不好的电子打上介质基板，产生电荷累积效应的示意图；图2是本专利技术介质嵌入的曲折金属带高频结构一种具体实施方式的结构示意图；图3是本专利技术介质嵌入的曲折金属带高频结构和常规介质基板支撑的微带高频结构单周期模型及介质暴露面积大小对比示意图，其中，(a)为现有的常规介质基板支撑的微带高频结构，(b)为本专利技术介质嵌入的曲折金属带高频结构；图4是图2所示介质嵌入的曲折金属带高频结构单周期模型尺寸示意图，其中，(a)为俯视图，(b)为仰视图，(c)侧视图；图5是本专利技术介质嵌入的曲折金属带高频结构中介质支撑杆与曲折金属带的两种嵌入方式示意图，其中，(a)为介质支撑杆从中间嵌入曲折金属带，(b)为介质支撑杆以锯齿状的形式嵌入曲折金属带；图6是本专利技术介质嵌入的曲折金属带高频结构与同尺寸的常规介质基板支撑的微带高频结构的色散曲线对比图；图7是本专利技术介质嵌入的曲折金属带高频结构与同尺寸的常规介质基板支撑的微带高频结构的耦合阻抗曲线对比图；图8是本专利技术介质嵌入的曲折金属带高频结构的传输特性曲线和反射损耗曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。图2是本专利技术介质嵌入的曲折金属带高频结构一种具体实施方式的结构示意图。在本实施例中，如图2所示，电磁波在具有周期性弯曲的由介质杆支撑的曲折金属带结构中传播时，电磁波传播的相速度将低于光速，通过该结构上方的与电磁波同步的电子注将能量传递给电磁波，从而实现电磁波的放大。常规介质基板支撑的微带高频结构在进行互作用的时候，聚焦不好的电子可能会打到介质基板上，这会造成电荷累积的问题，最终会影响到行波管的正常工作。为克服上述问题，本专利技术介质嵌入的曲折金属带高频结构，如图2所示，包括曲折金属带1和介质支撑杆2，所述曲折金属带1嵌套在介质支撑杆2上，且二者固定放置在金属屏蔽壳3内的底面上。所述曲折金属带1由金属带进行周期性的弯曲形成，所述介质支撑杆2由介质杆进行周期性的弯曲形成，且具有与曲折金属带1相同的周期性。本发介质嵌入的曲折金属带高频结构将介质基板替换为介质支撑杆后，介质对电子注的暴露面积大幅减小，从而降低了电子轰击到介质基底的几率，减小了电荷在介质上的累积。如图3所示，阴影部分为介质暴露面积，可以看出，本专利技术嵌入介质的曲折金属带高频结构中的介质部分没有正对电子注的暴露面积；而现有的常规介质基板支撑的微带高频结构中，介质正对电子注的暴露面积是很大的，聚焦不好的电子极易打上介质基板，造成电荷的累积。在本实施例中，如图4所示，定义本专利技术介质嵌入的曲折金属带高频结构的尺寸如下：介质支撑杆2的介电常数为ε，介质支撑杆厚度为t2，介质支撑杆横向长度为b2，周期长度为p，曲折金属带宽度为w1，曲折金属带厚度t1，曲折金属带横向长度为b1，介质支撑杆2嵌入曲折金属带1部分的厚度为t3。另外，从图4可以看出，由于曲折金属带1嵌套在介质支撑杆2上，即曲折金属带宽度为w1大于介质支撑杆宽度w2，在俯视图上是看不到介质支撑杆2的，并且本专利技术中曲折金属带1相比现有技术的介质基板上电镀曲折金属带，由于其厚度与介质支撑杆2厚度t2的比值(t1/t2)达到0.5和2之间，即厚度增加，由于这样，聚焦不好的电子极多数打在曲折金属带1上。同时，由于厚度的增加，使得曲折金属带更能承受电子轰击，提高了结构的稳定性，同时，这也增加了二者的接触面积，使得本专利技术具有更好的导热性。此外，本专利技术中，介质支撑杆2嵌入曲折金属带1且介质支撑杆能够很好地起到支撑的作用，介质支撑杆2嵌入曲折金属带1的部分为1/8到1/2。作为最佳实施方案，曲折金属带厚度t1与介质支撑杆厚度t2的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种介质嵌入的曲折金属带高频结构，包括：一矩形金属屏蔽壳，金属屏蔽壳内为真空；其特征在于，还包括：一介质支撑杆，由介质杆进行周期性的弯曲而形成，其弯曲下表面固定在金属屏蔽壳内底面上；一曲折金属带，由嵌套在介质支撑杆弯曲上表面的金属层构成；金属带厚度t1与介质支撑杆厚度t2的比值(t1/t2)在0.5和2之间。

【技术特征摘要】
1.一种介质嵌入的曲折金属带高频结构，包括：一矩形金属屏蔽壳，金属屏蔽壳内为真空；其特征在于，还包括：一介质支撑杆，由介质杆进行周期性的弯曲而形成，其弯曲下表面固定在金属屏蔽壳内底面上；一曲折金属带，由嵌套在介质支撑杆弯曲上表面的金属层构成；金属带厚度t1与介质支撑杆厚度t2的比值(t1/t2)在0.5和2之间。...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁冲，魏彦玉，李倩，张鲁奇，王文祥，岳玲娜，赵国庆，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51