【技术实现步骤摘要】
本技术涉及真空电子器件领域，具体地，涉及一种慢波结构及扩展互作用振荡器。
技术介绍
1、真空电子器件工作频率越高，其中电磁波的波长就越短，因此，在太赫兹波段下工作的真空器件需要有较小的尺寸。而随着真空电子器件尺寸的减小，器件内容积也随之减小，在保证器件不被真空击穿的情况下，器件内单位体积功率容量的增加是有限的。因此，真空电子器件的工作功率和输出频率的要求相互掣肘，影响了工作于太赫兹波段下真空电子器件的发展。为了解决这一问题，现有技术中引入带状电子注，相较于传统的圆柱形电子注，采用带状电子注的器件只需要控制横截面上一个方向的尺寸就可以保证工作频率，并在另一个方向上适当增加尺寸，从而增大器件功率。
2、为了更好的利用带状电子注，现有技术中通常采用梯形线慢波结构，使带状电子注通过开设于栅状结构上的缝隙，在慢波电路频选作用下使电子注发生速度调制和密度调制，使电子产生群聚并将能量交换给高频场，完成有效的注-波互作用，最后获得特定频率的电磁波。
3、在现有技术中，为了提高梯形线慢波结构的输出电磁波的功率，通常的手段是将多个电磁波器件的功率进行功率合成，这导致整个系统的结构尺寸较大，通常跟合成的数目有关，比如3个器件进行合成，因为单个器件外部还存在磁场、封装部件、电源等，再加上功率合成需要的波导系统，那么最终的结构尺寸会大于原来的3倍，这种系统会因为尺寸过大无法良好的应用。
技术实现思路
1、本技术的目的是为了对现有梯形线慢波结构进行改进，对梯形线慢波结构的尺寸和输出功率
2、为实现上述技术目的，本技术提供了一种慢波结构，包括壳体，所述壳体内设有耦合腔、第一栅状结构、第二栅状结构和第三栅状结构，所述第一栅状结构上设有第一电子注通道，所述第二栅状结构上设有第二电子注通道，所述第三栅状结构上设有第三电子注通道，其中，所述第一电子注通道、所述第二电子注通道和所述第三电子注通道均与所述耦合腔连通。
3、其中，本技术原理为：将三个速度相同带状电子注分别输入所述第一电子注通道、所述第二电子注通道和所述第三电子注通道，使带状电子注分别在对应的栅状结构作用下发生群聚，产生注-波互作用，获得对应的电磁波；由于所述第一电子注通道、所述第二电子注通道和所述第三电子注通道均与所述耦合腔连通，因此，三个带状电子注产生的电磁波在所述耦合腔内耦合，得到功率放大的电磁波；本技术通过并联三个单腔梯形线慢波结构提高了电磁波的输出功率，无需改变梯形线慢波结构中栅状结构的尺寸，满足了太赫兹波段下对于真空电子元器件的工作频率与输出功率的需求。
4、本申请将三个速度相同带状电子注分别输入所述第一电子注通道、所述第二电子注通道和所述第三电子注通道，使带状电子注分别在对应的栅状结构作用下发生群聚，产生注-波互作用，获得对应的电磁波；由于所述第一电子注通道、所述第二电子注通道和所述第三电子注通道均与所述耦合腔连通，因此，三个带状电子注产生的电磁波在所述耦合腔内耦合，得到功率放大的电磁波；本技术通过并联三个单腔梯形线慢波结构提高了电磁波的输出功率。
5、本申请中的三通道梯形线慢波结构与传统的单通道梯形线慢波结构进行比较可以看出整体结构的高度和宽度尺寸差异不大，差异在于长度，因为现有技术中的单通道梯形线慢波结构的是只有一个栅状结构，本申请中的结构有3个栅状结构，并且其他的部件都相同，比如都有相应的耦合腔和波导，差异仅在栅状结构的数量上，因此在高度和宽度均可等同于没有变化只有宽度有变化的前提下，本申请中的慢波结构的尺寸并没有很大的增加，即对梯形线慢波结构的尺寸进行较好的控制，相对于功率合成方法而言，本申请仅使用一套外部磁场、封装部件、电源等，整体尺寸与原尺寸几乎一致，但功率却大大增加。
6、为了进一步提高所述慢波结构输出的电磁波功率，所述第一栅状结构、所述第二栅状结构和所述第三栅状结构尺寸均相同，并均匀分布于所述壳体内，所述第一电子注通道、所述第二电子注通道和所述第三电子注通道尺寸均相同，且所述第一电子注通道在所述第一栅状结构上的位置、所述第二电子注通道在所述第二栅状结构上的位置和所述第三电子注通道所述第三栅状结构上的位置均相同；由此，带状电子注通过两侧的电子注通道时，分别产生对应的电场，上述电场在中间电子注通道处叠加，增强中间电子注通道处电场强度，从而促进中间电子注通道的注-波互作用，增强了中间电子注通道产生的电磁波功率；上述三个电子注通道产生的电磁波在所述耦合腔完成耦合后，由于中间电子注产生的电磁波功率得到了增强，耦合后获得的电磁波功率同样得到了增强。
7、为了获得特定频率的电磁波，导出在所述耦合腔中耦合后的电磁波，以便后续对上述电磁波加以利用，所述慢波结构还包括耦合孔和与所述耦合孔对应的矩形波导，所述耦合孔设置于所述壳体上，所述矩形波导通过所述耦合孔与所述耦合腔连通，所述第一电子注、所述第二电子注和所述第三电子注产生的电磁波在所述耦合腔完成耦合后，经所述耦合孔传输至所述矩形波导，由所述矩形波导将生成的电磁波导出。
8、进一步的，为了使经过所述耦合孔的全部电磁波准确进入所述矩形波导，并由所述矩形波导输出，所述耦合孔横截面的尺寸小于所述矩形波导横截面的尺寸，有效降低了电磁波散射带来的损耗，保障了输出电磁波的功率的稳定。
9、进一步的，由于并联后的三个电子注通道中两侧电子注通道影响中间电子注通道，增强了中间电子注通道处的电场，促进了中间电子注通道的注-波互作用，因此，中间电子注通道处所产生的电磁波功率最大，为了使所述耦合孔输出高功率电磁波，所述第一栅状结构和所述第三栅状结构分布于所述第二栅状结构两侧，所述耦合孔位置与所述第二栅状结构位置对应。
10、进一步的，由于在单个电子注通道中，电子在通道中点处群聚效应最强，产生的电磁波也最强，因此，为了便于所述耦合孔导出上述位置对应的电磁波，所述耦合孔中心位于所述第二电子注通道中心线的中垂线上。
11、进一步的，为了同时获得两个耦合后的电磁波，所述耦合腔包括第一腔体和第二腔体，所述第一腔体设置于所述壳体顶部，所述第二腔体设置于所述壳体底部，所述第一电子注通道、所述第二电子注通道和所述第三电子注通道上端均与所述第一腔体连通；所述第一电子注通道、所述第二电子注通道和所述第三电子注通道下端均与所述第二腔体连通，所述耦合孔包括第一耦合孔和第二耦合孔，所述第一耦合孔与所述第一腔体连通，所述耦合孔与所述第二腔体连通，所述第一电子注通道、所述第二电子注通道和所述第三电子注通道产生的电磁波在所述第一腔体和/或所述第二腔体耦合。
12、进一步的，电磁波在耦合腔内完成耦合后，由耦合孔导出至波导，并最终输出，其中，输出的电磁波功率还受所述耦合孔尺寸的影响，为了获得相位相同、功率不同的电磁波，所述第一耦合孔和所述第二耦合孔尺寸不同。
13、为实现上述目的，本技术还提供了一种扩展互作用振荡器，包括电子枪和振荡器本体，其中，所述振荡器本体内安装有上述任意一种慢本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种慢波结构，包括壳体，其特征在于，所述壳体内设有耦合腔、第一栅状结构(1)、第二栅状结构(2)和第三栅状结构(3)，所述第一栅状结构(1)上设有第一电子注通道(4)，所述第二栅状结构(2)上设有第二电子注通道(5)，所述第三栅状结构(3)上设有第三电子注通道(6)，其中，所述第一电子注通道(4)、所述第二电子注通道(5)和所述第三电子注通道(6)均与所述耦合腔连通。
2.根据权利要求1所述的一种慢波结构，其特征在于，所述第一栅状结构(1)、所述第二栅状结构和所述第三栅状结构(3)尺寸均相同，并均匀分布于所述壳体内，所述第一电子注通道(4)、所述第二电子注通道(5)和所述第三电子注通道(6)尺寸均相同，且所述第一电子注通道(4)在所述第一栅状结构(1)上的位置、所述第二电子注通道(5)在所述第二栅状结构(2)上的位置和所述第三电子注通道(6)所述第三栅状结构(3)上的位置均相同。
3.根据权利要求2所述的一种慢波结构，其特征在于，所述慢波结构还包括耦合孔(7)和与所述耦合孔(7)对应的矩形波导(8)，所述耦合孔(7)设置于所述壳体上，所述矩形波导(8)
4.根据权利要求3所述的一种慢波结构，其特征在于，所述耦合孔(7)横截面的尺寸小于所述矩形波导(8)横截面的尺寸。
5.根据权利要求3所述的一种慢波结构，其特征在于，所述第一栅状结构(1)和所述第三栅状结构(3)分布于所述第二栅状结构(2)两侧，所述耦合孔(7)位置与所述第二栅状结构(2)位置对应。
6.根据权利要求5所述的一种慢波结构，其特征在于，所述耦合孔(7)中心位于所述第二电子注通道(5)中心线的中垂线上。
7.根据权利要求3所述的一种慢波结构，其特征在于，所述耦合腔包括第一腔体(9)和第二腔体(10)，所述第一腔体(9)设置于所述壳体顶部，所述第二腔体(10)设置于所述壳体底部，所述第一电子注通道(4)、所述第二电子注通道(5)和所述第三电子注通道(6)上端均与所述第一腔体(9)连通；所述第一电子注通道(4)、所述第二电子注通道(5)和所述第三电子注通道(6)下端均与所述第二腔体(10)连通，所述耦合孔(7)包括第一耦合孔和第二耦合孔，所述第一耦合孔与所述第一腔体(9)连通，所述第二耦合孔与所述第二腔体(10)连通。
8.根据权利要求7所述的一种慢波结构，其特征在于，所述第一耦合孔和所述第二耦合孔尺寸不同。
9.一种扩展互作用振荡器，包括电子枪(11)和振荡器本体，其特征在于，所述振荡器本体内安装有如权利要求1-8中任意一项所述的一种慢波结构。
...【技术特征摘要】
1.一种慢波结构，包括壳体，其特征在于，所述壳体内设有耦合腔、第一栅状结构(1)、第二栅状结构(2)和第三栅状结构(3)，所述第一栅状结构(1)上设有第一电子注通道(4)，所述第二栅状结构(2)上设有第二电子注通道(5)，所述第三栅状结构(3)上设有第三电子注通道(6)，其中，所述第一电子注通道(4)、所述第二电子注通道(5)和所述第三电子注通道(6)均与所述耦合腔连通。
2.根据权利要求1所述的一种慢波结构，其特征在于，所述第一栅状结构(1)、所述第二栅状结构和所述第三栅状结构(3)尺寸均相同，并均匀分布于所述壳体内，所述第一电子注通道(4)、所述第二电子注通道(5)和所述第三电子注通道(6)尺寸均相同，且所述第一电子注通道(4)在所述第一栅状结构(1)上的位置、所述第二电子注通道(5)在所述第二栅状结构(2)上的位置和所述第三电子注通道(6)所述第三栅状结构(3)上的位置均相同。
3.根据权利要求2所述的一种慢波结构，其特征在于，所述慢波结构还包括耦合孔(7)和与所述耦合孔(7)对应的矩形波导(8)，所述耦合孔(7)设置于所述壳体上，所述矩形波导(8)通过所述耦合孔(7)与所述耦合腔连通。
4.根据权利要求3所述的一种慢波结构，其特征在于，所述耦合孔(7)横截面的尺寸小于所述矩形波导...
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