一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构制造技术

本发明专利技术公开了一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构，属于电真空器件技术领域，由一个长方体壳体、壳体内上方分布着的多个余弦栅齿、下方分布着的多个正弦栅齿构成。相邻两个余弦栅齿之间形成电子注通道，电子注通道呢布置圆形电子注，相邻两个正弦栅齿之间作为高频系统，共同组成所述多电子注通道慢波结构。本发明专利技术提供的一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构适合工作于高次空间谐波，能够满足太赫兹波段的要求，同时本发明专利技术拥有天然的圆电子注通道，在不降低电子注电流密度的条件下可以实现远距离传输，能够有效地进行注‑波互作用。

A multi electron beam channel slow wave structure with trigonometric function profile

【技术实现步骤摘要】
一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构
本专利技术涉及微波电真空器件
，具体涉及一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构。
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。新一代电真空器件不仅要求高频率、高功率、高效率，还要求高可靠性、简单易加工等特点，才能够满足新的应用需求和挑战。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。行波管正朝着太赫兹频段迈进。太赫兹波是指频率从0.1～10.0THz,即波长在0.03～3.00mm的一种电磁波，具有适中的波束宽度以及较大的系统带宽。作为人类了解和开发最少的电磁波段，太赫兹波段被称为“探索电磁波谱的最后一段空隙”。寻求新型的慢波结构一直是微波管科研工作者们努力探索的目标。目前常规的慢波结构有折叠波导、交错双栅、正弦波导、螺旋线慢波结构等，很多研究人员聚焦于对上述慢波结构进行改进以期得到更加优良的慢波特性，如脊加载、翼加载、削顶、挖孔(槽)等，但这无疑会增加结构本身的复杂性，从而带来加工难度大、散热差等问题。现有的慢波结构包括一个长方体壳体、壳体内上方为带状电子注、下方分布着的多个正弦栅齿，带状电子注尺寸为a×b，栅齿周期为p2，高为h2，宽边长度为w。带状电子注虽然具有高功率输出、具有较小的电流密度、较弱的空间电荷效应和较高的导流系数的优点，但是具有难以聚焦、实现远距传输的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构，解决现有的慢波结构采用带状电子注导致难以聚焦、实现远距传输的问题。本专利技术通过下述技术方案实现：一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构，包括长方形壳体，所述长方形壳体内下方分布的多个正弦栅齿，相邻两个正弦栅齿之间为高频系统，所述长方形壳体内上方分布的多个余弦栅齿，相邻两个余弦栅齿之间形成电子注通道，在电子注通道布置圆形电子注，所述正弦栅齿和余弦栅齿相互正交。本专利技术的工作原理：本专利技术所述的慢波结构包括一个长方体壳体、壳体内上方分布着的多个余弦栅齿、下方分布着的多个正弦栅齿。这一慢波结构作为电子注的控制和能量交换机构，使电磁波以行波形式沿慢波结构行进，同时使电子注以与行波高次空间谐波相速基本相同的速度与行波场一起前进。在这一运动过程中，电子注与场持续地相互作用，使高频信号在相应频带范围内得到增强，即完成注-波互作用。本专利技术通过在长方形壳体内上方分布的多个余弦栅齿，相邻两个余弦栅齿之间形成电子注通道，在电子注通道布置圆形电子注，不仅能够满足太赫兹波段对大电流密度的要求，且在现有的磁聚焦系统下能够实现电子注远距离传输，使注-波互作用时间延长，能量交换效果明显，如此本专利技术解决了现有的慢波结构采用带状电子注导致难以聚焦、实现远距传输的问题。本专利技术电子注通道数量可以根据需求进行增减，具有灵活多变的结构属性；且本专利技术主体结构比较简单，加工难度降低。本专利技术所述慢波结构适合工作于高次空间谐波，在尺寸相差不大的情况下能够工作于太赫兹频段，降低了加工难度进一步地，多个余弦栅齿的边缘轮廓形状呈余弦函数分布；多个正弦栅齿的边缘轮廓形状呈正弦函数分布。进一步地，以最外侧电子注通道边沿的某点为原点，圆形电子注延拓方向为x轴，慢波结构延拓方向为z轴，则多个余弦栅齿的边缘轮廓形状满足y＝h1/2+h1/2*cos(2*π*x/p1)(0≤x≤p1)；多个正弦栅齿的边缘轮廓形状满足y＝-h2/2-h2/2*sin(2*π*z/p2)(0≤z≤p2)，其中，p1为电子注通道周期，h1为电子注通道峰值，p2为耦合腔周期，h2为耦合腔峰值。进一步地，电子注通道的数量n满足：n*p1＝w，其中，w为宽边长度，p1为电子注通道周期。进一步地，相邻两个余弦栅齿沿慢波结构水平径向呈周期排列。进一步地，相邻两个正弦栅齿沿慢波结构纵向呈周期排列。进一步地，多个圆形电子注相互平行、等间隔地从多电子注通道穿过。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术通过在长方形壳体内上方分布的多个余弦栅齿，相邻两个余弦栅齿之间形成电子注通道，在电子注通道布置圆形电子注，不仅能够满足太赫兹波段对大电流密度的要求，且在现有的磁聚焦系统下能够实现电子注远距离传输，使注-波互作用时间延长，能量交换效果明显。2、本专利技术电子注通道数量可以根据需求进行增减，具有灵活多变的结构属性；且本专利技术主体结构比较简单，加工难度降低。3、本专利技术的高次空间谐波能够工作于太赫兹频段；工作频段一致时，本专利技术尺寸较大，解决了当前太赫兹频段加工困难的问题；本专利技术能够满足太赫兹频段慢波结构乃至电真空器件对电子注电流密度以及电流强度的要求，同时解决了带状电子注聚焦困难的问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术所述多圆形电子注慢波结构真空示意图；图2为本专利技术所述多圆形电子注慢波结构示意图；图3为本专利技术所述多圆形电子注慢波结构入口侧示意图；图4为现有的正弦单栅慢波结构示意图；图5为现有的正弦单栅慢波结构入口侧示意图；图6为对比例和本专利技术所提供的实施例的mode3对比示意图；图7为对比例和本专利技术所提供的实施例的mode4对比示意图；附图中标记及对应的零部件名称：1-长方形壳体，2-余弦栅齿，3-圆形电子注，4-正弦栅齿。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例1：如图1-图3所示，一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构，包括长方形壳体1，所述长方形壳体1内下方分布的多个正弦栅齿4，相邻两个正弦栅齿4之间为高频系统，所述长方形壳体1内上方分布的多个余弦栅齿2，相邻两个余弦栅齿2之间形成电子注通道，在电子注通道布置圆形电子注3，所述正弦栅齿4和余弦栅齿2相互正交；多个余弦栅齿2的边缘轮廓形状呈余弦函数分布；多个正弦栅齿4的边缘轮廓形状呈正弦函数分布；以最外侧电子注通道边沿的某点为原点，圆形电子注3延拓方向为x轴水平径向，慢波结构延拓方向为z轴纵向，则多个余弦栅齿2的边缘轮廓形状满足y＝h1/2+h1/2*cos(2*π*x/p1)(0≤x≤p1)；多个正弦栅齿4的边缘轮廓形状满足y＝-h2/2-h2*sin(2*π*z/p2)(0≤z≤p2)，其中，p1为电子注通道周期，h1为电子注通道峰值，p2为耦合腔周期，h2为耦合腔峰值；所述电子注通道的数量n满足：n*p1＝w，其中，w为宽边长度，p1为电子注通道周期；相邻两个余弦栅齿2沿慢波结构水平径向呈周期排列，即等间距排列；相邻两个余弦栅齿2之间的腔体为电子注通道，位于长方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构，包括长方形壳体(1)，所述长方形壳体(1)内下方分布的多个正弦栅齿(4)，相邻两个正弦栅齿(4)之间为高频系统，其特征在于，所述长方形壳体(1)内上方分布的多个余弦栅齿(2)，相邻两个余弦栅齿(2)之间形成电子注通道，在电子注通道布置圆形电子注(3)，所述正弦栅齿(4)和余弦栅齿(2)相互正交。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构，包括长方形壳体(1)，所述长方形壳体(1)内下方分布的多个正弦栅齿(4)，相邻两个正弦栅齿(4)之间为高频系统，其特征在于，所述长方形壳体(1)内上方分布的多个余弦栅齿(2)，相邻两个余弦栅齿(2)之间形成电子注通道，在电子注通道布置圆形电子注(3)，所述正弦栅齿(4)和余弦栅齿(2)相互正交。


2.根据权利要求1所述的一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构，其特征在于，多个余弦栅齿(2)的边缘轮廓形状呈余弦函数分布；多个正弦栅齿(4)的边缘轮廓形状呈正弦函数分布。


3.根据权利要求2所述的一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构，其特征在于，以最外侧电子注通道边沿的某点为原点，圆形电子注(3)延拓方向为x轴，慢波结构延拓方向为z轴，则多个余弦栅齿(2)的边缘轮廓形状满足y＝h1/2+h1/2*cos(2*π*x/p1)(0≤x≤p1)；多个正...

【专利技术属性】
技术研发人员：温瑞东，路志刚，朱美玲，丁科森，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51