[发明专利]一种共面波导的慢波结构

说明书

技术领域

本发明设计属于微波电真空技术领域，涉及行波管放大器件。

背景技术

行波管放大器，是通过电磁场与电子注发生能量交换使高频信号得以放大的微波真空器件，行波管是靠连续调制电子注的速度来实现放大功能的微波电子管。行波管因其高功率、高增益、高效率、宽频带和长寿命使得其在真空电子学领域具有举足轻重的作用，被广泛应用于电子对抗、通信、制导等领域。

现阶段在各领域使用最为广泛的为螺旋线行波管和耦合腔行波管，这两类行波管虽然具有功率大，带宽宽的优点，但是体积庞大且非常笨重，与固态器件相比，无法满足现代电子技术迫切需求的重量轻、体积小的微波功率源的需求。在向更高频率发展的同时，由于渡越效应的关系，还存在加工难度大的问题。随着科学技术的不断发展，传统的电真空器件越来越多地受到了固态器件的挑战，固态器件体积小、重量轻，但是功率小、带宽窄，无法满足装备系统对功率和带宽的要求。结合真空器件和固态器件的优势，发展出具有宽频带、高效率、重量轻、体积小，能够满足我国航天工程和新一代卫星需求的新型微波功率源是十分必要的。如何在新的形势下，不断发挥真空器件的优势，解决在技术发展过程中存在的关键技术难题是电真空行业工作者迫切需要解决的问题。

目前国内外提出了多种微带类平面慢波结构，包括二维U形、V型微带慢波结构，三维的矩形螺旋线结构，折叠框结构，卷绕微带慢波结构等。结合真空器件和固态器件的特点，学者们提出了平面行波管的概念，该器件具有宽频带、高效率、重量轻、体积小的优势。这类平面慢波结构存在着一些关键问题制约着以这类慢波结构为基础的小型化行波管的发展。其中之一就是介质基板上电子累积的问题：真空器件在工作时，总会有电子打到慢波结构上，电真空器件的流通率在实际当中不可能达到100％，传统的器件如螺旋线行波管，电子一般都是直接打到螺旋线上，而金属的螺旋线由于具有良好的导电性能，因此电子可以直接被传导走。而目前的平面慢波结构都是在介质基底上采用印制电路板的方式加工的，当电子打到介质基板上的时候，由于介质的不导电性，电子将在介质基板上积累，引起电位下降，从而改变电子注的聚焦情况，此过程不但会毁坏介质基板，影响慢波结构的性能，而且严重的情况下会导致行波管无法工作。

微波技术中常见传输线包括微带传输线、带状线、共面波导等，其中微带传输线的应用最广泛，它是由介质板上面金属信号线和下面的接地金属面构成，其特征阻抗主要由信号线宽度与介质板厚度的比值决定。微带线应用广泛，但仍存在两个明显缺点：1)难以实现高特征抗阻；2)较难实现接地。而共面波导由介质基片上的中心导带和中心导带同侧的两个接地导电面构成，其主模为准TEM波。共面波导作为另一种广泛应用于微波、毫米波电路的传输线形式，可以有效解决上述两个问题。

发明内容

本发明在于提供了一种共面波导的慢波结构，采用带状电子注与电磁波进行互作用，具有较宽的工作带宽和较低的工作电压，且能够避免由于扰动而不受约束的电子直接打到介质基底上，从而有效解决微带慢波结构的电子累积的问题，是一种具有较大潜力的适用于小型化平面行波管的慢波结构。

本发明是通过以下技术方案实现上述目的：

本发明包括介质基底2和位于介质基底2表面的金属层1，金属层1包括中心导带和位于中心导带两侧的接地金属面，中心导带的形状为周期性弯折曲线且中心导带与两侧的接地金属面相互隔离。

上述中心导带与两侧的接地金属面之间形成两条相互平行的槽线；

上述中心导带可以为N形、V形或正弦曲线周期性弯折曲线，两侧的接地金属面可以是与中心导带相同的周期性变化结构，还可以是其它的能够防止电子直接打到介质底板上的结构；

根据周期性慢波结构的作用原理结合本发明的技术方案，定义所述槽线的一个单元周期长度为p，则所述周期长度p可以不变或递增或递减或随机变化。