[发明专利]一种消除折叠波导慢波结构第一止带的方法

说明书

技术领域

本发明涉及真空电子器件技术领域，尤其涉及一种消除折叠波导慢波结构 第一止带的方法。

背景技术

国外高频率真空电子器件的研制表明，折叠波导已经成为目前最常用的一 种慢波结构。在折叠波导慢波结构中，电磁波在矩形波导内传播，电子注在圆 柱型电子注通道中传输。慢波结构作为一种周期结构，一般会在色散曲线中存 在止带。在折叠波导慢波结构中，波导弯曲和电子注通道由于存在不匹配都会 产生一部分反射，这些反射虽然很小，但是不能忽略，经过多周期多点反射的 叠加，导致折叠波导慢波结构的色散曲线中产生了止带，特别是第一止带位于 几何周期相位移动为4π附近的位置容易产生自激振荡，成为了折叠波导行波管 研制中最重要的技术问题。因此，需要一种消除折叠波导慢波结构第一止带的 方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种消除折叠波导慢波结构第一止带的方法，避免出现自激振 荡，同时可以进一步拓展真空电子器件的带宽性能。

本发明采用的技术方案是：一种消除折叠波导慢波结构第一止带的方法， 其包括以下步骤：将电子注通道设置于折叠波导慢波结构的中轴线上；控制单 周期内电子注通道的长度与所述电子注通道的半径的比值d的范围：0.95≤d ≤1.13，以使折叠波导慢波结构工作过程中，矩形波导中的电磁波和所述电子注 通道直接耦合。

优选地，所述比值d＝(p-b)/r_c，其中p为折叠波导慢波结构的半几何周期， b为矩形波导的窄边长，r_c为所述电子注通道的半径。

采用上述技术方案，本发明至少具有下列效果：

本发明的消除折叠波导结构第一止带的方法，利用矩形波导中的电磁波和 电子注通道直接耦合，控制折叠波导慢波结构的色散曲线的第一止带特性，使 高频率折叠波导行波管避免出现自激振荡，同时可以进一步拓展器件的带宽性 能。

附图说明

图1为本发明的消除折叠波导慢波结构第一止带方法的流程图；

图2为采用图1所示消除折叠波导慢波结构第一止带方法制成的折叠波导 慢波结构的剖面示意图；

图3为图2所示折叠波导慢波结构的色散曲线；

图4为图2所示折叠波导慢波结构在几何周期相移为4π时第一止带附近的 轴线耦合阻抗的示意图；

图5为利用微波工作室软件仿真得到图2所示折叠慢波结构，考虑高频损 耗后的特性。

其中，1-矩形波导；2-电子注通道。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结 合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。

本发明提供的消除折叠波导慢波结构第一止带的方法，避免折叠波导行波 管出现自激振动。下面将详细地描述本发明的消除折叠波导慢波结构第一止带 的方法及其各个步骤。

如图1所示，本发明的消除折叠波导慢波结构第一止带的方法，包括以下步 骤：步骤S10：将电子注通道设置于折叠波导慢波结构的中轴线上。步骤S20： 控制单周期内电子注通道的长度与电子注通道的半径的比值d的范围：0.95≤d ≤1.13，以使折叠波导慢波结构工作过程中，矩形波导中的电磁波和电子注通道 直接耦合。折叠波导慢波结构的色散曲线中存在止带，特别是第一止带是造成 折叠波导行波管出现自激振荡，通过本发明的方法可以消除上述第一止带。

图2示出的是采用本发明折叠波导慢波结构第一止带方法制成的折叠波导 慢波结构的剖面示意图，其中剖面线部分为金属，无填充部分代表真空材料， 由折叠的矩形波导1和圆柱形电子注通道2构成，矩形波导1沿电场面弯曲，电子 注通道2位于折叠波导慢波结构的中轴线上，单周期电子注通道长度和半径的比 为d＝(p-b)/r_c，该比值限定在0.95到1.13的范围内。

作为优选地，比值d＝(p-b)/r_c，其中p为折叠波导慢波结构的半几何周期， b为矩形波导的窄边长，r_c为电子注通道的半径。