一种新型超宽带带状注行波管慢波结构制造技术

本发明专利技术公开了一种新型超宽带带状注行波管慢波结构，属于微波电子学及电真空技术领域。包括壳体，所述壳体上设有两个长方体间隙，两个长方体间隙分别位于电子通道长边的两端，并与电子通道连通。通过设置的两个长方体间隙，改变了慢波结构中的电场分布，提高了高频处空间谐波的相速度，实现了空间谐波和电子注的宽带匹配。通过调整长方体间隙的高度和宽度，改变了原始的色散特性，实现宽频带内空间谐波与电子束的相速匹配，实现远超传统交错栅结构的工作带宽。同时，在同样频段该结构的横向尺寸更小，从而可以设计体积更小的电真空器件。件。件。

【技术实现步骤摘要】
一种新型超宽带带状注行波管慢波结构


[0001]本专利技术属于微波电子学及电真空
，具体涉及一种新型超宽带带状注行波管慢波结构。

技术介绍

[0002]毫米波频段成为了下一代通信与军事领域的热门选择。电真空器件由于其出色的可靠性与大功率容量的特点，在毫米波频段具有重大研究意义。行波管作为电真空器件的一种，因其具有其他器件无法比拟的宽频带、小型化特点，特别适合于电子对抗、星载或机载通信、雷达等领域。最新的研究热门——带状注行波管相比于传统圆柱电子注拥有更大的电流与功率容量。因此，世界各国正争先研制高功率、高增益行波管来满足军事科研领域需求。考虑到毫米波及太赫兹频段加工与装配难度，矩形交错栅结构作为行波管慢波结构由于具有天然带状注通道特性，因此在带状注行波管的研究中独具功率优势。
[0003]然而随着技术进步，在高功率情况下对带宽要求越来越高。对传统交错栅慢波结构而言，由于其色散曲线覆盖的频率范围较小，其工作带宽存在一定的限制，无法满足现如今在超宽频带实现大功率工作的需求。

技术实现思路

[0004]为了解决上述传统的交错栅工作带宽不足的问题，本专利技术提出了一种新型超宽带带状注行波管慢波结构。该结构在原始的交错栅结构中引入了长方体间隙，通过调整修正间隙的宽度与高度，使更宽频带的空间谐波与电子注实现相速匹配，从而获得更宽的工作带宽。同时，与传统结构相比，该结构在同样频段下尺寸更小，节省了大量空间，利于行波管器件的小型化设计。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种新型超宽带带状注行波管慢波结构，包括壳体；所述壳体内腔上顶面和下底面各设有一排周期排列的矩形栅；上顶面的一排矩形栅与下底面的一排矩形栅交错半个周期，以形成交错双栅结构；上顶面的一排矩形栅和下底面的一排矩形栅互不接触，以形成电子通道；所述壳体上设有两个长方体间隙，两个长方体间隙分别位于电子通道长边的两端，并与电子通道连通。
[0007]进一步的，所述长方体间隙的高度vhx范围大于电子通道高度th，小于该慢波结构的高度(th+2
×
vh)。
[0008]进一步的，所述长方体间隙的宽度gap范围在电子通道宽度w的0.1到0.3倍之间，优选约为0.2倍的电子通道宽度w。
[0009]本专利技术在传统的交错双栅结构基础上，在壳体上增设两个长方体间隙，两个长方体间隙分别位于电子通道长边的两端，并与电子通道连通。通过增加的两个长方体间隙，改变了慢波结构中的电场分布，提高了高频处空间谐波的相速度，实现了空间谐波和电子注的宽带匹配。从耦合阻抗上分析表明，该结构在上边带频率拥有较低的耦合阻抗，有利于抑
制上边带振荡。同时，本专利技术减小了慢波结构的宽度，使结构更紧凑。
[0010]与现有的交错双栅结构相比，本专利技术具有以下优点：
[0011]1、本专利技术的最大工作带宽相比于传统结构增量超过27％，非常适合大功率超宽带毫米波器件设计。
[0012]2、本专利技术的整体宽度相比于传统结构缩短了超过40％，减小了器件的体积，利于电真空器件的小型化。
[0013]3、本专利技术提出的一种新型超宽带带状注行波管慢波结构，从耦合阻抗特性分析表明，该结构可有效避免抑制上边振荡，从而充分保证工作带宽。
附图说明
[0014]图1为典型的交错双栅慢波结构示意图；
[0015]图2为本专利技术的一种新型超宽带带状注行波管慢波结构；
[0016]图3为该结构的平面示意图
[0017]图4为本专利技术与传统结构的性能对比示意图；
[0018]附图说明：
[0019]标号1
‑
1表示传统慢波结构壳体，标号1
‑
2表示传统慢波结构金属矩形栅，标号1
‑
3表示传统慢波结构腔体；标号2
‑
1表示本专利技术慢波结构壳体，标号2
‑
2表示本专利技术慢波结构金属栅，标号2
‑
3表示本专利技术慢波结构腔体，标号2
‑
4表示本专利技术与腔体连通的长方体间隙。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和实施列对本专利技术进行进一步说明
[0021]参照附图2，本专利技术提出了一种新型超宽带带状注行波管慢波结构。下面以本专利技术应用于一种K波段的带状注行波管为例说明：
[0022]图1所示为传统的慢波结构，外壳内部腔体中电子通道宽度w＝8mm，电子注通道高度th＝1mm，矩形栅高度vh＝3mm，栅宽度wca＝1.62mm，周期长度P＝5.4mm。
[0023]如图2，本实例中，具体设定如下尺寸：外壳内部腔体电子通道宽度w＝4mm，电子注通道高度th＝1mm，矩形栅高度vh＝3mm，栅宽度＝1.62mm，周期长度P＝5.4mm，两个等大的长方体间隙宽度gap＝0.8mm，间隙高度为vhx＝4mm。
[0024]本实例滤波结构工作频段为20
‑
32.5GHz，带宽为12.5GHz，利于三维仿真软件对其冷腔分析，对比传统结构，其带宽增加超过40％，带宽特性实现了飞跃式提升。该结构整体宽度为5.6mm，相比于相同频段的传统结构缩短了2.4mm，利于实现行波管的小型化。同时，频带高端的耦合阻抗也小于传统结构，能够实现对上边带振荡的抑制。
[0025]综上可见，本实施例通过在电子气通道长边两端对应的壳体上各增加一个长方体间隙，并将其与电子通道连通。改变了慢波结构中的电场分布，提高了高频处空间谐波的相速度，实现了空间谐波和电子注的宽带匹配。本实施例中长方体间隙参数可调，即通过调整长方体间隙的高度和宽度，改变了原始的色散特性，实现宽频带内空间谐波与电子束的相速匹配，实现远超传统交错栅结构的工作带宽。同时，在同样频段该结构的横向尺寸更小，从而可以设计体积更小的电真空器件。
[0026]以上实例仅为方便说明本专利技术，本专利技术提出的适用于大功率工作的行波管慢波结
构可用于不同频段的带状注行波管。通过改变本专利技术方案中所提及的各个参数、使用本专利技术的结构，均属于本专利技术所保护的范畴。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型超宽带带状注行波管慢波结构，包括壳体，其特征在于：所述壳体内腔上顶面和下底面各设有一排呈周期排列矩形栅；上顶面的一排矩形栅与下底面的一排矩形栅交错半个周期，以形成交错双栅结构；上顶面的一排矩形栅和下底面的一排矩形栅互不接触，以形成电子通道；所述壳体上设有两个长方体间隙，两个长方体间隙分别位于电子通道长边的两端，并与电子通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建勋，代子豪，万易鑫，李鑫杰，蒋伟，刘国，李昊，罗勇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：