一种π字形折叠波导慢波结构制造技术

本发明专利技术提供一种π字形折叠波导慢波结构，所述折叠波导慢波结构包括彼此交错分布的多个上栅体和多个下栅体、以及位于慢波结构的中轴线位置处的电子注通道；所述折叠波导慢波结构还包括由各上栅体和各下栅体限定的波导结构；所述波导结构包括形成多个周期性结构的直波导段和波导连接段；所述波导连接段包括形成于波导连接段两端的扩容部。该慢波结构能够改变现有矩形折叠波导内部场强分布，提升慢波结构的耦合阻抗幅值，实现器件功率和效率有效提升。升。升。

【技术实现步骤摘要】
一种
π
字形折叠波导慢波结构


[0001]本专利技术涉及微波真空电子
更具体地，涉及一种π字形折叠波导慢波结构。

技术介绍

[0002]慢波结构是微波真空电子器件的核心部分，其作用是降低在其中传输电磁波的相速度，使某一次空间谐波与电子注满足同步条件，电子注和电磁场之间会发生互作用，通过能量交换放大电磁波。在短毫米波及太赫兹频段，螺旋线加工将非常困难，而且高频工作下螺旋线慢波结构的功率处理能力较低，散热也存在巨大的困难，因此，在短毫米波及太赫兹行波管器件中，多才用全金属折叠波导慢波结构。折叠波导慢波结构机械强度高、散热好、功率容量大、频带宽、易于加工且与微加工技术相兼容等优点，被国内外电真空研究单位广泛研究。
[0003]如图1和图2所示，常规矩形折叠波导慢波结构是将矩形波导沿电场面组成周期结构，电子注通道为圆柱形结构，位于折叠波导慢波结构的横向中轴线上，电子注通道(记为10)和矩形折叠波导(记为20)内部为真空，其余为金属材料。电子注通道半径标记为r
c
，矩形折叠波导的宽边尺寸用a表示，慢波结构的几何周期记为p，直波导(记为201)高度记为h、窄边记为b，横向直波导(记为202)窄边记为d。
[0004]在短毫米及太赫兹频段，常规矩形折叠波导慢波结构的轴向耦合阻抗较低，电子注与电磁波互作用效率不高，这将限制器件增益、功率及效率的性能提升，在一定程度上影响了这类慢波结构应用。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种π字形折叠波导慢波结构，该慢波结构能够改变现有矩形折叠波导内部场强分布，提升慢波结构的耦合阻抗幅值，实现器件功率和效率有效提升。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0007]本专利技术提供一种π字形折叠波导慢波结构，所述折叠波导慢波结构包括彼此交错分布的多个上栅体和多个下栅体、以及位于慢波结构的中轴线位置处的电子注通道；
[0008]所述折叠波导慢波结构还包括由各上栅体和各下栅体限定的波导结构；
[0009]所述波导结构包括形成多个周期性结构的直波导段和波导连接段；所述波导连接段包括形成于波导连接段两端的扩容部。
[0010]此外，优选地方案是，两个扩容部相对于波导连接段的中心线呈对称设置。
[0011]此外，优选地方案是，所述波导连接段包括端部边界，所述端部边界凸出于直波导段电子注通道轴线方向的侧边界。
[0012]此外，优选地方案是，所述端部边界包括竖直边界以及对称设置于竖直边界上下两侧的弧形过渡边界。
[0013]此外，优选地方案是，所述波导连接段包括内弧边界，所述内弧边界包括至少两个弧形边界。
[0014]此外，优选地方案是，
[0015]定义，直波导段的窄边长度为b，慢波结构的几何周期长度为p；
[0016]所述弧形边界对应的半径R
n
的长度为0＜R
n
＜(p/4
‑
b/2)。
[0017]此外，优选地方案是，
[0018]定义，波导连接段的窄边长度为d；
[0019]所述弧形过渡边界对应的半径R
w
的长度为0＜R
w
＜d。
[0020]此外，优选地方案是，
[0021]定义，慢波结构的几何周期长度为p；
[0022]所述波导连接段在电子注通道的轴线方向上的长度L为0＜L＜p。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024]与传统的矩形折叠波导慢波结构相比较，本专利技术提供的π字形折叠波导慢波结构通过对波导连接段端部结构样式的改进，在波导连接段的两端形成扩容部，该扩容部能够增大波导连接段的内腔体积，改变折叠波导内部的场强分布，有效增加慢波结构的耦合阻抗幅值，实现器件功率和效率有效提升。
[0025]此外，本专利技术还通过结合利用波导连接段的呈劣弧结构的内弧边界，增大了波导连接段的内腔体积，改变了折叠波导内部的场强分布，提升了电子注通道附近的场强强度，使得慢波结构轴向耦合阻抗得到整体提高。
[0026]相比于常规矩形折叠波导慢波结构，本专利技术的π字形折叠波导慢波结构在91
‑
101GHz频带内轴向耦合阻抗增加幅度在30％以上。
附图说明
[0027]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0028]图1示出现有矩形折叠波导慢波结构的结构示意图。
[0029]图2示出现有的单周期矩形折叠波导慢波结构的结构图。
[0030]图3示出本专利技术所提供π字形折叠波导单几何周期的主视图。
[0031]图4示出本专利技术所提供π字形折叠波导单几何周期的结构示意图。
[0032]图5示出本专利技术所提供π字形折叠波导慢波结构的结构示意图。
[0033]图6示出本专利技术所提供慢波结构和现有矩形折叠波导慢波结构的相光速比(Vp/c)对比曲线图。
[0034]图7示出本专利技术所提供慢波结构和现有矩形折叠波导慢波结构的轴向耦合阻抗对比曲线图。
具体实施方式
[0035]现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。
[0036]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术
及其应用或使用的任何限制。
[0037]对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
[0038]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0039]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0040]为了提高现有矩形折叠波导慢波结构电子注与电磁波互作用效率，实现提升器件功率和效率的专利技术目的。本专利技术提供一种π字形折叠波导慢波结构，结合图3至图5所示，具体地所述折叠波导慢波结构包括彼此交错分布的多个上栅体4和多个下栅体5、以及位于慢波结构的中轴线位置处的电子注通道1；所述折叠波导慢波结构还包括由各上栅体4和各下栅体5限定的波导结构(也可以称为波导腔)；所述波导结构包括形成多个周期性结构的直波导段2和波导连接段3。
[0041]需要说明的是，如图所示，本专利技术提供的π字形折叠波导慢波结构是在现有矩形折叠波导慢波结构基础上，针对矩形折叠波导的波导连接段的进一步改进，本领域人员可以理解的是，折叠波导通常包括有彼此交错分布的多个上栅体4和多个下栅体5、直波导段2和波导连接段3由各上栅体4和下栅体5限定成多个几何周期性结构。基于折叠波导的结构样式，结合图4本专利技术所提供π字形折叠波导单几何周期的结构示意图，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种π字形折叠波导慢波结构，所述折叠波导慢波结构包括彼此交错分布的多个上栅体和多个下栅体、以及位于慢波结构的中轴线位置处的电子注通道；所述折叠波导慢波结构还包括由各上栅体和各下栅体限定的波导结构；所述波导结构包括形成多个周期性结构的直波导段和波导连接段；其特征在于，所述波导连接段包括形成于波导连接段两端的扩容部。2.根据权利要求1所述的π字形折叠波导慢波结构，其特征在于，两个扩容部相对于波导连接段的中心线呈对称设置。3.根据权利要求1所述的π字形折叠波导慢波结构，其特征在于，所述波导连接段包括端部边界，所述端部边界凸出于直波导段电子注通道轴线方向的侧边界。4.根据权利要求3所述的π字形折叠波导慢波结构，其特征在于，所述端部边界包括竖直边界以及对称设置于竖直边界上下两侧的弧形过渡边界。5.根据权利要求1所述的π字形...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小青，蔡军，杜英华，冯进军，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十二研究所，
类型：发明
国别省市：