一种起伏状波导慢波结构制造技术

一种起伏状波导慢波结构，属于真空电子技术领域。本实用新型专利技术由宽边尺寸为a、窄边尺寸为b的常规矩形波导变形而成；所述起伏状波导慢波结构的E面呈周期性波浪起伏状，所述起伏状波导慢波结构的H面为平面，E面和H面的交叉轮廓线为周期性变化的波浪线；所述周期性变化的波浪线的周期长度为p，起伏高度h为矩形波导窄边尺寸b与电子注通道高度hb的差。本实用新型专利技术具有主体结构简单、易于加工；高频损耗低、反射小；频带宽，适合利用带状电子注工作等特点，完全适合于工作在太赫兹波段的行波管，是一种极有应用潜力的新型慢波结构。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于真空电子
，涉及适合工作在太赫兹波段的行波管的慢波结构。
技术介绍
太赫兹波段的研究是当前电磁学和光学领域的前沿热点。但由于缺乏合适的太赫兹功率源，使得太赫兹波段的电磁频谱开发仍是空白。真空电子器件在实现大功率太赫兹源上具有很大潜力。行波管是真空电子
内最为重要的一类微波源，具有大功率、高效率、高增益、宽频带和长寿命的特点，广泛应用于雷达、制导、卫星通信、微波遥感、辐射测量等领域，其性能直接决定着装备的水平。行波管的核心部件是慢波结构。常用的慢波结构有螺旋线、耦合腔、曲折波导和矩形栅波导等。目前在IOOGHz以上的太赫兹波段，曲折波导和矩形栅波导为主要研究的结构。由于工作波长越短，慢波结构尺寸越小，即尺寸共渡效应，使得这些结构在太赫兹波段工作时的高频损耗大、反射强等。还有，曲折波导的电子注通道的加工更是存在很大困难；矩形栅波导的输入输出结构很难设计。种种困难使得现有的太赫兹功率源开发成本高、周期长，离实用化还有很大距离。因此，寻找性能优良的适合工作在太赫兹波段的慢波结构，就显得特别迫切。
技术实现思路
为了寻找性能优良的适合工作在太赫兹波段的慢波结构，本技术提出了一种起伏状波导慢波结构。本技术所采用的技术方案是一种起伏状波导慢波结构，如图1所示，由宽边尺寸为a、窄边尺寸为b的常规矩形波导变形而成；所述起伏状波导慢波结构的E面(即电场面)呈周期性波浪起伏状，所述起伏状波导慢波结构的H面(即磁场面)为平面，E面和H面的交叉轮廓线为周期性变化的波浪线；所述周期性变化的波浪线的周期长度为P，起伏高度h为矩形波导窄边尺寸b与电子注通道高度hb的差。上述技术方案中，所述周期性变化的波浪线为正弦曲线、余弦曲线、三角波形曲线或半圆弧形曲线。本技术提供的起伏状波导慢波结构，也可理解为宽边尺寸为a、窄边尺寸为b的常规矩形波导，以常规矩形波导的轴心为中心线， 沿E面1法线方向周期性上下摇摆而成；摆动时应保持横截面一致。其摆动轮廓线2 (即E 面和H面的交叉轮廓线)为周期性变化的正弦曲线、余弦曲线、三角波形曲线或半圆弧形曲线；摆动幅度h为矩形波导窄边尺寸b减去矩形电子注通道高度hb ；曲线周期ρ即为慢波结构的一个完整周期长度。本技术的工作原理可以描述为带状电子注从矩形电子注通道穿过起伏状波导慢波结构，当电子注的速度与起伏状波导慢波结构中的高频纵向电场分量的某一次空间谐波的相速同步时，便发生相互作用，形成群聚的电子注，从而实现高频信号功率的放大。本技术的有益效果是(1)主体结构非常简单，仅由常规矩形波导沿E面(电场面)变形而成，不再需要加工额外的电子注通道，加工难度较低。(2)慢波结构纵向横截面均勻，该均勻性使得慢波结构中高频场的工作模式纯正， 高频损耗低，反射小；同时可使慢波结构的“冷”带宽得到极大展宽，如图2所示，“冷”带宽为 200GHz。(3)输入输出装置简单。(4)适合于利用带状电子注工作，可提高工作电流，增大输出功率。附图说明图1是本技术提供的起伏状波导慢波结构的结构示意图。图2是本技术提供的起伏状波导慢波结构的色散曲线图。具体实施方式一种起伏状波导慢波结构，如图1所示，由宽边尺寸为a、窄边尺寸为b的常规矩形波导变形而成；所述起伏状波导慢波结构的E面(即电场面)呈周期性波浪起伏状，所述起伏状波导慢波结构的H面(即磁场面)为平面，E面和H面的交叉轮廓线为周期性变化的波浪线；所述周期性变化的波浪线的周期长度为P，起伏高度h为矩形波导窄边尺寸b与电子注通道高度hb的差。上述技术方案中，所述周期性变化的波浪线为正弦曲线、余弦曲线、三角波形曲线或半圆弧形曲线。设定如下具体尺寸常规矩形波导宽边a为770微米，窄边b为350微米，周期长度P为460微米，起伏高度h为200微米，电子注通道高度hb为150微米；得到一个具体的起伏状慢波结构，然后利用三维电磁仿真软件Ansoft HFSS 11对上述慢波结构进行计算， 获得色散曲线，如图2所示。从图2中可知起伏状波导慢波结构在上述结构尺寸参数下的 “冷”带宽为200GHz，完全适合于工作在太赫兹波段的行波管。权利要求1.一种起伏状波导慢波结构，其特征在于，所述起伏状波导慢波结构的横截面为长度尺寸为a、宽度尺寸为b的矩形；所述起伏状波导慢波结构的电场面呈周期性波浪起伏状， 所述起伏状波导慢波结构的磁场面为平面，电场面和磁场面的交叉轮廓线为周期性变化的波浪线；所述周期性变化的波浪线的起伏高度h为起伏状波导慢波结构的矩形横截面宽度尺寸为b与电子注通道高度hb的差。2.根据权利要求1所述的起伏状波导慢波结构，其特征在于，所述周期性变化的波浪线为正弦曲线。3.根据权利要求1所述的起伏状波导慢波结构，其特征在于，所述周期性变化的波浪线为余弦曲线。4.根据权利要求1所述的起伏状波导慢波结构，其特征在于，所述周期性变化的波浪线为三角波形曲线。5.根据权利要求1所述的起伏状波导慢波结构，其特征在于，所述周期性变化的波浪线为半圆弧形曲线。专利摘要一种起伏状波导慢波结构，属于真空电子
本技术由宽边尺寸为a、窄边尺寸为b的常规矩形波导变形而成；所述起伏状波导慢波结构的E面呈周期性波浪起伏状，所述起伏状波导慢波结构的H面为平面，E面和H面的交叉轮廓线为周期性变化的波浪线；所述周期性变化的波浪线的周期长度为p，起伏高度h为矩形波导窄边尺寸b与电子注通道高度hb的差。本技术具有主体结构简单、易于加工；高频损耗低、反射小；频带宽，适合利用带状电子注工作等特点，完全适合于工作在太赫兹波段的行波管，是一种极有应用潜力的新型慢波结构。文档编号H01J23/24GK202111052SQ201020656399公开日2012年1月11日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日专利技术者刘洋, 宫玉彬, 殷海荣, 沈飞, 王文祥, 许雄, 魏彦玉, 黄民智 申请人:电子科技大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种起伏状波导慢波结构，其特征在于，所述起伏状波导慢波结构的横截面为长度尺寸为ａ、宽度尺寸为ｂ的矩形；所述起伏状波导慢波结构的电场面呈周期性波浪起伏状，所述起伏状波导慢波结构的磁场面为平面，电场面和磁场面的交叉轮廓线为周期性变化的波浪线；所述周期性变化的波浪线的起伏高度ｈ为起伏状波导慢波结构的矩形横截面宽度尺寸为ｂ与电子注通道高度ｈｂ的差。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许雄，魏彦玉，宫玉彬，殷海荣，刘洋，沈飞，黄民智，王文祥，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：90