一种基于平面印制板工艺的三维慢波结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于平面印制板工艺的三维慢波结构，属于物理电子学技术领域。该结构包括上下平行相对的平面印制板Ⅰ和平面印制板Ⅱ，所述平面印制板Ⅰ印制有金属微带线Ⅰ，所述平面印制板Ⅱ印制有金属微带线Ⅱ，所述金属微带线Ⅰ和金属微带线Ⅱ通过连接件相互连接，在同一平面的投影构成曲折线慢波结构。本发明专利技术所示结构使得电磁场分布具有沿轴向的对称性，有效增强了耦合阻抗，降低了线路损耗，增大了工作带宽；其制作可利用现有平面印制技术进行加工，工艺简单。

【技术实现步骤摘要】
一种基于平面印制板工艺的三维慢波结构
本专利技术涉及一种微波慢波结构，尤其是一种基于平面印制板工艺的三维慢波结构，属于物理电子学

技术介绍
慢波结构主要用在行波放大器、粒子加速器以及在电磁波与较低速度的波（如声波、静磁波等）相互作用的器件中，其作用在于使得互作用在较长距离与较长时间内持续进行。在该系统中，电磁波相速低于空间光速，使运动荷电子粒或低速波的能量有效地转换成电磁波的能量。螺旋线、耦合腔等结构是常用的慢波结构。这些结构在三维空间构成周期结构，具有很好的慢波性能。但由于这些结构均利用传统机械工艺加工，很难降低尺寸，使得慢波频率难以提高。小型化、平面型行波管是减小行波管的制造成本、缩减体积和突破频率上限的主要途径。平面行波管器件是将U型曲折线慢波结构1加载在介质基板2上进行波注互作用。但是介质基板2的使用降低了慢波结构的耦合阻抗与工作带宽，并加大了损耗，从而使得平面结构的放大效果较差。同时，单面平面慢波结构，使得电磁场分布不具有对称性，降低了波注互作用效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种可以利用平面印制板工艺进行加工的三维慢波结构，可提高其耦合阻抗，减少线路损耗，增强耦合效率，提高输出功率。本专利技术具体采用以下技术方案：本专利技术提供了一种基于平面印制板工艺的三维慢波结构，该结构包括上下平行相对的平面印制板Ⅰ和平面印制板Ⅱ，所述平面印制板Ⅰ印制有金属微带线Ⅰ，所述平面印制板Ⅱ印制有金属微带线Ⅱ，还包括平面印制板Ⅲ和平面印制板Ⅳ，所述平面印制板Ⅰ和平面印制板Ⅱ的印制图形的上下两侧分别设置上卡槽和下卡槽，所述上卡槽的宽度为平面印制板Ⅲ的厚度，所述下卡槽的宽度为平面印制板Ⅳ的厚度，所述平面印制板Ⅲ和平面印制板Ⅳ分别通过上卡槽和下卡槽与平面印制板Ⅰ和平面印制板Ⅱ固连；所述连接件为分别印制在平面印制板Ⅲ的金属微带线Ⅲ、平面印制板Ⅳ的金属微带线Ⅳ。所述金属微带线Ⅰ和金属微带线Ⅱ通过连接件相互连接，在同一平面的投影构成曲折线慢波结构。可选地，所述金属微带线Ⅰ的印制图形呈反“Z”状图案且在横向重复排列，所述金属微带线Ⅱ的印制图形呈直线状且在横向重复排列。可选地，所述金属微带线Ⅰ的印制图形呈倾斜的直线状且在横向重复排列，所述金属微带线Ⅱ的印制图形呈反向倾斜的直线状且在横向重复排列。可选地，所述金属微带线Ⅲ呈包括但不限于直线状。可选地，所述金属微带线Ⅳ呈包括但不限于直线状。可选地，所述上卡槽至平面印制板Ⅰ和平面印制板Ⅱ的印制图形的距离相等，为金属微带线Ⅲ的厚度，下卡槽至平面印制板Ⅰ和平面印制板Ⅱ的印制图形的距离相等，为金属微带线Ⅳ的厚度。本专利技术还提供了一种基于平面印制板工艺的三维慢波结构，该结构包括上下平行相对的平面印制板Ⅰ和平面印制板Ⅱ，所述平面印制板Ⅰ印制有金属微带线Ⅰ，所述平面印制板Ⅱ印制有金属微带线Ⅱ。还包括接头Ⅰ和接头Ⅱ，所述接头Ⅰ设置在金属微带线Ⅰ的两端，所述接头Ⅱ设置在金属微带线Ⅱ的两端；所述连接件为金属连接线，其通过接头Ⅰ和接头Ⅱ将金属微带线Ⅰ和金属微带线Ⅱ固连，所述金属微带线Ⅰ和金属微带线Ⅱ通过连接件相互连接，在同一平面的投影构成曲折线慢波结构。可选地，所述金属微带线Ⅰ的印制图形呈反“Z”状图案且在横向重复排列，所述金属微带线Ⅱ的印制图形呈直线状且在横向重复排列。可选地，所述金属微带线Ⅰ的印制图形呈倾斜的直线状且在横向重复排列，所述金属微带线Ⅱ的印制图形呈反向倾斜的直线状且在横向重复排列。在平面印制板组成的空间外，加上适当磁场结构，并在内空间注入电子注时，可以与通过微带线传输的电磁波进行能量交换，放大电磁波功率。有益效果本专利技术的可以利用平面印制板工艺进行加工的三维慢波结构，使得电磁场分布具有沿轴向的对称性，有效增强了耦合阻抗，降低了线路损耗，增大了工作带宽，增强了耦合效率，提高了输出功率；且可利用现有平面印制技术进行加工，制作工艺简单。附图说明图1是一种现有的U型慢波结构示意图；图2是本专利技术的一种三维U型结构实施例一示意图；图3A是图2的第一组平面印制板图形示意图；图3B是图2的第二组平面印制板图形示意图；图3C是图2的第三组平面印制板图形示意图；图3D是图2的第四组平面印制板图形示意图；图4是本专利技术的三维U型结构与现有U型结构的色散比较；图5是本专利技术的三维U型结构与现有U型结构的耦合阻抗比较；图6是本专利技术的一种三维U型结构实施例二示意图；图7A是图6的第一组平面印制板图形示意图；图7B是图6的第二组平面印制板图形示意图；图8是本专利技术的一种三维V型结构实施例三的示意图；图9是本专利技术V型结构的平面投影图；图10A是图8的第一组平面印制板图形示意图；图10B是图8的第二组平面印制板图形示意图；图10C是图8的第三组平面印制板图形示意图；图10D是图8的第四组平面印制板图形示意图；图中有：金属微带线Ⅰ111、金属微带线Ⅰ112、金属微带线Ⅰ113；上卡槽114、下卡槽115；金属微带线Ⅱ121、上卡槽122、下卡槽123；金属微带线Ⅲ131、金属微带线Ⅳ141；金属微带线Ⅱ211、接头Ⅰ212、接头Ⅰ213；金属微带线Ⅱ221、接头Ⅱ222、接头Ⅱ223；金属连接线231；金属微带线Ⅰ311、上卡槽314、下卡槽315；金属微带线Ⅱ321、上卡槽322、下卡槽323；金属微带线Ⅲ331、金属微带线Ⅳ341。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明：实施例一本专利技术一种基于平面印制板工艺的三维慢波结构，如图2所示，其包括四组平面印制板，分别为平面印制板Ⅰ、平面印制板Ⅱ、平面印制板Ⅲ、平面印制板Ⅳ。其每组平面印制板分别印制了不同形状的金属微带线图形。在同一平面的投影构成U型或V型曲折线平面慢波结构。图3A至图3D分别详细阐述了这四组平面印制板，具体如下：图3A为第一组平面印制板图形的示意图，该平面印制板Ⅰ上印制有金属微带线Ⅰ111、金属微带线Ⅰ112、金属微带线Ⅰ113，金属微带线Ⅰ111、金属微带线Ⅰ113分别设置在金属微带线Ⅰ112头、尾，呈反“Z”状图案，且在横向重复排列。金属微带线Ⅰ111包括但不限于呈直线状，还可以如曲线状。同时为了精确组装，在第一组印制板的上部、下部还分别预留了上卡槽114、下卡槽115，上卡槽114至金属微带线Ⅰ112的距离为第三组金属微带线Ⅲ131的厚度、下卡槽115至金属微带线Ⅰ113的距离为第四组金属微带线Ⅳ141的厚度，上卡槽114的宽度为平面印制板Ⅲ的厚度，下卡槽115的宽度为平面印制板Ⅳ的厚度。图3B为第二组平面印制板图形的示意图，该平面印制板Ⅱ上印制有在横向重复排列的金属微带线Ⅱ121和上卡槽122、下卡槽123。上卡槽122至金属微带线Ⅱ121的距离为第三组金属微带线Ⅲ131的厚度，下卡槽123至金属微带线Ⅱ121的距离为第四组金属微带线Ⅳ141的厚度，上卡槽122的宽度为平面印制板Ⅲ的厚度，下卡槽123的宽度为平面印制板Ⅳ的厚度。该平面印制板与第一组平面印制板上下平行相对。金属微带线Ⅱ121包括但不限于呈直线状，还可以如曲线状。金属微带线Ⅱ121的长度与金属微带线Ⅰ111的长度不需要绝对相等。图3C为第三组平面印制板图形的示意图，该平面印制板Ⅲ印制有平行、等距排列的金属微带线Ⅲ131，其间距为金属微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于平面印制板工艺的三维慢波结构，其特征在于，该结构包括上下平行相对的平面印制板Ⅰ和平面印制板Ⅱ，所述平面印制板Ⅰ印制有金属微带线Ⅰ，所述平面印制板Ⅱ印制有金属微带线Ⅱ，所述金属微带线Ⅰ和金属微带线Ⅱ通过连接件相互连接，在同一平面的投影构成曲折线慢波结构。

【技术特征摘要】
1.一种基于平面印制板工艺的三维慢波结构，其特征在于，该结构包括上下平行相对的平面印制板Ⅰ和平面印制板Ⅱ，所述平面印制板Ⅰ印制有金属微带线Ⅰ，所述平面印制板Ⅱ印制有金属微带线Ⅱ，所述金属微带线Ⅰ和金属微带线Ⅱ通过连接件相互连接，在同一平面的投影构成曲折线慢波结构。2.如权利要求1所述的三维慢波结构，其特征在于，所述金属微带线Ⅰ的印制图形呈反“Z”状图案且在横向重复排列，所述金属微带线Ⅱ的印制图形呈直线状且在横向重复排列。3.如权利要求1所述的三维慢波结构，其特征在于，所述金属微带线Ⅰ的印制图形呈倾斜的直线状且在横向重复排列，所述金属微带线Ⅱ的印制图形呈反向倾斜的直线状且在横向重复排列。4.如权利要求1至3中任一项所述的三维慢波结构，其特征在于，还包括平面印制板Ⅲ和平面印制板Ⅳ，所述平面印制板Ⅰ和平面印制板Ⅱ的印制图形的上下两侧分别设置上卡槽和下卡槽，所述上卡槽的宽度为平面印制板Ⅲ的厚度，所述下卡...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏宁丰，向文琛，王璐，沈长圣，孙小菡，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32