适用于双带状注返波振荡器的慢波结构制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于双带状注返波振荡器的慢波结构，包括矩形波导和若干个竖直金属平板对结构，竖直金属平板对结构包括一对竖直矩形金属平板、矩形金属框架和一对金属条，竖直矩形金属平板的上下半部分各开有一个矩形孔，两个竖直矩形金属平板平行放置于矩形金属框架的内部，两个金属条用于分别连接一个竖直矩形金属平板和矩形金属框架；若干个竖直金属平板结构中的矩形金属框架依次连接，作为整体插入矩形波导中，构成慢波结构。本发明专利技术慢波结构具有较高的输出功率和电子效率。

Slow-wave structure for double-band beam backward-wave oscillator

The invention discloses a slow-wave structure suitable for double-band beam backward-wave oscillator, which comprises a rectangular waveguide and several vertical metal plate-to-plate structures. The vertical metal plate-to-plate structure comprises a pair of vertical rectangular metal plates, a rectangular metal frame and a pair of metal bars. The upper and lower parts of the vertical rectangular metal plate have a rectangular hole, and two vertical rectangular metal plates are parallel. Placed inside the rectangular metal frame, two metal bars are used to connect a vertical rectangular metal plate and a rectangular metal frame respectively. Rectangular metal frames in several vertical metal plate structures are connected sequentially and inserted into the rectangular waveguide as a whole to form a slow-wave structure. The slow wave structure of the invention has high output power and electronic efficiency.

【技术实现步骤摘要】
适用于双带状注返波振荡器的慢波结构
本专利技术属于微波电真空
，更为具体地讲，涉及一种适用于双带状注返波振荡器的慢波结构。
技术介绍
微波电真空器件是利用带电粒子在真空环境中实现微波信号的振荡或放大的一种器件。这种器件最大的一个特点就是能够产生很高的功率输出，这就使得微波电真空器件能够在电子对抗领域、电子对抗领域、卫星通信等领域有着重要的作用。固态器件的高速发展以及航天、军事领域的迫切需求，给电真空器件带来了挑战和机遇。新一代电真空器件不仅要求具有高功率、高性能，还要求具有高可靠性、能够批量生产和制造成本低等特点，能够满足新的应用需求和挑战。其中，返波振荡器又称返波管(BWO)是众多微波电真空器件中应用较为广泛的一种器件，返波振荡器的工作机制是利用返向空间谐波与电子注发生同步互作用从而产生自激振荡。作为一种典型的电真空管，返波管具有宽带调谐、谱线窄、功率大、效率高等特点，被广泛应用于雷达及电子干扰等领域，也可作为高功率微波放大器的推动源。返波管主要的组成部分包括电子枪、慢波结构、聚焦磁场系统、输入输出端口和收集级五个部分组成。其中慢波结构是返波振荡器件中最重要的部分，直接决定着返波管的性能。慢波结构主要是电子注和电磁波进行注-波互作用而发生能量交换的场所，慢波结构的形状和尺寸大小会决定着高频场的传播速度和分布情况，也进一步决定着电子注和电磁波之间的作用效果。慢波结构可以使得高频电磁场的微波信号行波相速变得缓慢使之略微小于电子注的速度，从而尽可能地保证能量的交换。表征慢波结构的主要性能指标是慢波结构的色散和耦合阻抗。其中，色散特性表征着高频电磁场与电子注的同步效果，直接决定着行波管的工作电压和工作带宽，归一化相速越小，其同步工作电压越小；归一化相速曲线越平坦，行波管的工作带宽越宽。耦合阻抗是表征电场纵向分量与沿着纵向运动的带电粒子发生互作用的有效程度。耦合阻抗越大说明参与电子注互作用的纵向场分量越强，越有利于注-波互作用的进行，返波管的输出功率以及电子效率等性能也会越好。寻求新型的慢波结构一直是微波管科研工作者努力探索的目标。目前常规的慢波结构有螺旋线慢波结构、螺旋波导、曲折波导、交错双栅和正弦波导等，这些常规的微波电真空器件如行波管和返波管中的慢波结构的周期和横向尺寸大约是工作波长λ的1/3～1倍。为了得到更加优良慢波特性，研究人员的工作大多集中在常规慢波结构本身的改进，比如加载脊结构，槽结构、削顶，开孔等手段。但是这种提高管子工作性能方式往往会使得慢波结构变得更加复杂而带来加工复杂、散热等问题。在航天和军事高速发展的今天，迫切需要一种体积小，重量轻，能耗低，功率高，易于集成化实现功率可调的新型返波管来提高电磁能量设备的灵活机动性，减少功耗，极大提高军事能力。因此，设计出一种全金属、小型化，结构简单的新型慢波结构对于发展新型的电真空器件，为电真空管领域注入新的血液具有重要的研究意义。
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，提供一种适用于双带状注返波振荡器的慢波结构，设计出一种结构简单、全金属的慢波结构，具有较高的输出功率和电子效率。为实现上述专利技术目的，本专利技术适用于双带状注返波振荡器的慢波结构包括矩形波导和若干个竖直金属平板对结构，竖直金属平板对结构包括一对竖直矩形金属平板、矩形金属框架和一对金属条，其中：竖直矩形金属平板的上下半部分各开有一个矩形孔，两个矩形孔关于竖直矩形金属平板的中线对称，两个竖直矩形金属平板平行放置于矩形金属框架的内部，两个竖直矩形金属平板之间存在一定间隙，两个竖直矩形金属平板的侧面与矩形金属框架存在一定间隙；矩形金属框架水平放置，其中轴线与两个竖直矩形金属平板的中轴线重合；两个金属条位于竖直矩形金属平板的中轴线上，分别连接一个竖直矩形金属平板和矩形金属框架；若干个竖直金属平板结构中的矩形金属框架依次连接，作为整体插入矩形波导中，矩形波导的中轴线与竖直金属平板结构的中轴线重合，若干个竖直矩形金属平板上半部分和下半部分的矩形孔构成两个带状电子注通道。本专利技术适用于双带状注返波振荡器的慢波结构，包括矩形波导和若干个竖直金属平板对结构，竖直金属平板对结构包括一对竖直矩形金属平板、矩形金属框架和一对金属条，竖直矩形金属平板的上下半部分各开有一个矩形孔，两个竖直矩形金属平板平行放置于矩形金属框架的内部，两个金属条用于分别连接一个竖直矩形金属平板和矩形金属框架；若干个竖直金属平板结构中的矩形金属框架依次连接，作为整体插入矩形波导中，构成慢波结构。本专利技术具有以下技术效果：1)本专利技术采用设置有开孔的竖直矩形金属平板构建慢波结构，存在天然的双带状电子注通道，即在慢波结构的上、下孔位置可以同时发射带状电子注，采用带状电子注与电磁波进行互作用，可以提高输出功率和电子效率，还能够进行单注、双注切换工作实现功率可调；2)本专利技术拥有更高的耦合阻抗，可得到较高的功率输出和互作用效率；3)本专利技术慢波结构内部空间开放，全金属结构利于散热；4)本专利技术结构简单、易于加工，生产成本低，可实现小型化、集成化和批量生产，是一种具有较大潜力的适用于返波振荡器的慢波结构。附图说明图1是本专利技术适用于双带状注返波振荡器的慢波结构的具体实施方式结构图；图2是本专利技术适用于双带状注返波振荡器的慢波结构的单周期结构图；图3是本专利技术中竖直金属平板对的结构图；图4是双带状电子注通过本专利技术慢波结构示意图；图5是本实施例中矩形波导的结构图；图6是本实施例中单周期慢波结构的第一剖视图；图7是本实施例中单周期结构的第二剖视图；图8是本实施例中单周期结构的第三剖视图；图9是本实施例中得到的相移和频率关系曲线图；图10是本实施例中得到的归一化色散曲线和耦合阻抗曲线图。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。实施例图1是本专利技术适用于双带状注返波振荡器的慢波结构的具体实施方式结构图。为了更好地展示本专利技术的内部结构，图1中隐藏了部分矩形波导。如图1所示，本专利技术适用于双带状注返波振荡器的慢波结构包括矩形波导1和若干个竖直金属平板对结构2，本专利技术为周期结构。图2是本专利技术适用于双带状注返波振荡器的慢波结构的单周期结构图。矩形波导1是微波领域的常用技术，不是本专利技术的技术重点，在此不再赘述，接下来对竖直金属平板对结构2进行详细说明。图3是本专利技术中竖直金属平板对的结构图。如图3所示，本专利技术中的竖直金属平板对结构2包括一对竖直矩形金属平板21、矩形金属框架22和一对金属条23，竖直矩形金属平板21的上下半部分各开有一个矩形孔，两个矩形孔关于竖直矩形金属平板的中线对称，两个竖直矩形金属平板21平行放置于矩形金属框架22的内部，两个竖直矩形金属平板21之间存在一定间隙，两个竖直矩形金属平板21的侧面与矩形金属框架22存在一定间隙。矩形金属框架22水平放置，其中轴线与两个竖直矩形金属平板21的中轴线重合，两个金属条23位于竖直矩形金属平板21的中轴线上，分别连接一个竖直矩形金属平板21和矩形金属框架22。根据图1可知，若干个竖直金属平板结构2中的矩形金属框架22依次连接，作为整体插入矩形波导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于双带状注返波振荡器的慢波结构，其特征在于，包括矩形波导和若干个竖直金属平板对结构，竖直金属平板对结构包括一对竖直矩形金属平板、矩形金属框架和一对金属条，其中：竖直矩形金属平板的上下半部分各开有一个矩形孔，两个矩形孔关于竖直矩形金属平板的中线对称，两个竖直矩形金属平板平行放置于矩形金属框架的内部，两个竖直矩形金属平板之间存在一定间隙，两个竖直矩形金属平板的侧面与矩形金属框架存在一定间隙；矩形金属框架水平放置，其中轴线与两个竖直矩形金属平板的中轴线重合；两个金属条位于竖直矩形金属平板的中轴线上，分别连接一个竖直矩形金属平板和矩形金属框架；若干个竖直金属平板结构中的矩形金属框架依次连接，作为整体插入矩形波导中，矩形波导的中轴线与竖直金属平板结构的中轴线重合，若干个竖直矩形金属平板上半部分和下半部分的矩形孔构成两个带状电子注通道。

【技术特征摘要】
1.一种适用于双带状注返波振荡器的慢波结构，其特征在于，包括矩形波导和若干个竖直金属平板对结构，竖直金属平板对结构包括一对竖直矩形金属平板、矩形金属框架和一对金属条，其中：竖直矩形金属平板的上下半部分各开有一个矩形孔，两个矩形孔关于竖直矩形金属平板的中线对称，两个竖直矩形金属平板平行放置于矩形金属框架的内部，两个竖直矩形金属平板之间存在一定间隙，两个竖直矩形金属平板的侧面与矩形金属框架存在一定间隙；矩形金属框架水平放置，其中轴线与两个竖直矩形金属平板的中轴线重合；两个金属条位于竖直矩形金属平板的中轴线上，分别连接一个竖直矩形金属平板和矩形金...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴钢雄，魏彦玉，杨睿超，李倩，雷霞，方栓柱，岳玲娜，殷海荣，徐进，赵国庆，王文祥，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51