【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波电子，具体涉及一种加载高通滤波器的慢波结构和行波管。
技术介绍
1、随着微波技术的发展，传统的固态放大器已经不能满足高频率、高功率和高线性度等要求，因此需要一种新型的放大器来替代。行波管就是在这种背景下诞生的，它具有高功率输出、高频率、高增益等优点，经过几十年的发展和改进，成为最广泛使用的真空电子器件之一，是微波放大器的主流选择。
2、慢波结构使行波管中最重要的结构之一，它可以使电磁波的相速度降低到与电子束的速度相匹配，从而实现电磁波与电子束之间的有效能量交换。现有的主流金属慢波结构中主要有交错双栅、曲折波导、正弦波导和螺旋线等，被广泛应用在各类行波管中。
3、交错双栅、曲折波导这类结构由于具有天然的电子束通道，可以在高频段提供相对更大电流，且其因为结构简单容易加工被广泛关注。为了提高太赫兹行波管的放大性能，需要考虑交错双栅的耦合阻抗、损耗和电子束尺寸对行波管的影响。电子束尺寸也随着工作频率的增加而减小，这会降低行波管的增益和效率，进一步降低行波管的放大性能。
4、对于交错双栅、曲折波导这类全封闭结构，非工作模式下的电磁波也可以在慢波结构里面传播，从而增加了不同模式之间的竞争，对行波管的长期稳定性有不利的影响。目前有研究人员把光子晶体或者其他具有带隙特点的人工电磁结构引入到慢波结构中，但这同时也增加了结构的复杂度，往往难以加工制造。受限于加工技术的发展，引入人工电磁结构的慢波结构往往应用在较低的频段。
技术实现思路
1、为了解决
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种加载高通滤波器的慢波结构和行波管，所述慢波结构包括：
4、用于传输电磁波的封闭金属腔结构；
5、以及，加载在所述封闭金属腔结构壁面上的高通滤波器；
6、其中，所述高通滤波器的截止频率大于所述慢波结构的工作模式频率，小于所述慢波结构的非工作模式频率。
7、传统的慢波结构，由于其边界是全封闭的金属，导致高次模也可以在慢波结构中传播，容易形成模式竞争，影响行波管的工作稳定性。而本专利技术提出的慢波结构，通过在封闭金属腔结构壁面上加载高通滤波器，且高通滤波的截止频率大于慢波结构的工作模式频率，小于非工作模式频率，从而使得工作模式下的电磁波不会被高通滤波器传输，进而被束缚在慢波结构中，而非工作模式下的电磁波可以被高通滤波器传输并被辐射到自由空间或者被吸波材料吸收，解决了由于模式竞争导致行波管工作不稳定的问题，同时还提高了耦合阻抗，降低了加工难度。
8、作为优选实施方式，本专利技术的慢波结构为交错双栅、正弦波导或曲折波导。
9、为优选实施方式，本专利技术的高通滤波器为矩形波导。
10、为优选实施方式，本专利技术的高通滤波器加载在所述封闭金属腔结构的宽边或窄边；
11、其中，所述封闭金属腔结构的宽边指其横截面中长的那条边，窄边指其横截面中短的那条边，所述封闭金属腔结构截面是指垂直于电磁波传播方向的平面。
12、为优选实施方式，本专利技术的矩形波导的截止频率由所述矩形波导的长边决定。
13、为优选实施方式，本专利技术的封闭金属腔结构采用的金属材料为高导的无氧铜。
14、为优选实施方式，本专利技术的慢波结构还包括电子注通道；
15、所述电子注通道为柱状或带状。
16、为优选实施方式，本专利技术的慢波结构为螺旋线。
17、为优选实施方式，本专利技术的高通滤波器加载在所述封闭金属腔结构的四周。
18、另一方面，本专利技术提出了一种行波管，所述行波管包括本专利技术所述的慢波结构。
19、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
20、1、本专利技术提出的新型慢波结构，通过在传输电磁波的金属壁上加载高通滤波器，并将高通滤波器的截止频率设置为大于慢波结构的工作模式频率，小于慢波结构的非工作模型频率，则对于处于截止频率以下的电磁波会被束缚在慢波结构中，而高次模的电磁波(即截止频率以上的电磁波)可以被高通滤波器传输，实现对模式的选择，消除模式竞争，提高了行波管的工作稳定性；
21、2、根据仿真结果可知，本专利技术提出的新型慢波结构相较于传统慢波结构，用于更高的耦合阻抗和更低的欧姆损耗，表明本专利技术提出的慢波结构应用在行波管中可以获得更大的饱和功率输出、更高的单位长度增益和更高的电子效率，提高了行波管的工作性能；
22、3、本专利技术提出的新型慢波结构，由于天然带状电子束通道(如交错双栅慢波结构)可以提供更大的电流，更容易在行波管的电磁波放大表现中获得大的输出功率；本专利技术提出的新型慢波结构，与现有的使用具有带隙特性的人工电磁结构相比，结构更加简洁，更适合利用计算机辅助微加工技术来制作，即便于加工，装配也更加便捷。
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1.一种加载高通滤波器的慢波结构，其特征在于，所述慢波结构包括：
2.根据权利要求1所述的一种加载高通滤波器的慢波结构，其特征在于，所述慢波结构为交错双栅、正弦波导或曲折波导。
3.根据权利要求2所述的一种加载高通滤波器的慢波结构，其特征在于，所述高通滤波器为矩形波导。
4.根据权利要求2所述的一种加载高通滤波器的慢波结构，其特征在于，所述高通滤波器加载在所述封闭金属腔结构的宽边或窄边；
5.根据权利要求3所述的一种加载高通滤波器的慢波结构，其特征在于，所述矩形波导的截止频率由所述矩形波导的长边决定。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种加载高通滤波器的慢波结构，其特征在于，所述封闭金属腔结构采用的金属材料为高导的无氧铜。
7.根据权利要求1-5任一项所述的一种加载高通滤波器的慢波结构，其特征在于，所述慢波结构还包括电子注通道；
8.根据权利要求1所述的一种加载高通滤波器的慢波结构，其特征在于，所述慢波结构为螺旋线。
9.根据权利要求8所述的一种加载高通滤波器的慢波结构，其特征在于，
10.一种行波管，其特征在于，所述行波管包括权利要求1-9任一项所述的慢波结构。
...【技术特征摘要】
1.一种加载高通滤波器的慢波结构，其特征在于，所述慢波结构包括：
2.根据权利要求1所述的一种加载高通滤波器的慢波结构，其特征在于，所述慢波结构为交错双栅、正弦波导或曲折波导。
3.根据权利要求2所述的一种加载高通滤波器的慢波结构，其特征在于，所述高通滤波器为矩形波导。
4.根据权利要求2所述的一种加载高通滤波器的慢波结构，其特征在于，所述高通滤波器加载在所述封闭金属腔结构的宽边或窄边；
5.根据权利要求3所述的一种加载高通滤波器的慢波结构，其特征在于，所述矩形波导的截止频率由所述矩形波导的长边决定。
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈海峰，路志刚，高鹏，段景瑞，王泽川，常政，桂小凡，郑震霆，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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