[发明专利]一种基底开槽的微带线型慢波结构

说明书

技术领域

本发明属于微波电真空技术领域，更为具体地讲，涉及一种基底开槽的微带线型慢波结构，可用于行波管放大器件。

背景技术

在向高频段，小型化发展的过程中，传统的螺旋线行波管面临着加工困难，所需同步电压过高等一系列问题。

平面行波管具有宽频带、高效率、重量轻、体积小的优势，且采用普通的印制电路板技术或者其他的微细加工工艺即能准确地进行加工，是传统的螺旋线行波管向高频段发展的一个重要方向。

平面行波管一般采用微带线作为其中的慢波结构，而目前国内外提出了多种微带类平面慢波结构，包括二维的U形、V型微带线型慢波结构，三维的矩形螺旋线结构、折叠框结构、卷绕微带线型慢波结构等。

微带线型慢波结构大部分都采用带状电子注工作，带状电子注具有很大的横宽比，能够具有很大的电流密度，从而可以获得较高的互作用效率。但带状注面临的一个重要问题是聚焦磁场过高的问题。目前设计的一些微带线型慢波结构，如V形结构、折叠框结构等其聚焦磁场几乎都要达到1T左右才能够获得比较好的聚焦效果，这么大的磁场在目前的技术条件下是很难实现的。目前的螺旋线行波管及耦合腔行波管采用的基本都是圆形电子注，这类电子注能够直接采用周期永磁聚焦系统进行聚焦，工艺已十分成熟。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基底开槽的微带线型慢波结构，以实现微带线型慢波结构容易加工等优势与圆形电子注易于聚焦特性的结合。

为实现上述发明目的，本发明基底开槽的微带线型慢波结构，包括：

一介质基板，在介质基板上开有用于圆形电子注通过的圆弧形凹槽；

一层通过电路印刷技术印制在介质基板圆弧形凹槽内的周期性金属曲折微带线。

本发明的目的是这样实现的。

本发明基底开槽的微带线型慢波结构，通过在介质基板上刻蚀出圆弧形凹槽，或者直接利用3D打印等工艺加工出圆弧形凹槽，在该圆弧形凹槽中印制上周期性金属曲折微带线，从而形成一个慢波结构，使得电磁波能够以远远低于光速的相速在其中传输。在周期性金属曲折微带线上方加载一束速度略大于传播的电磁波相速的圆形电子注。通过电磁波的调制，圆形电子束中的大部分电子将处在电磁波的减速区，从而使得电子将能量交给电磁波，使得电磁波得到放大并最终在输出端输出。这样，采用本发明方案后，可以直接采用周期永磁聚焦系统进行聚焦得到圆形电子束，对磁场的要求可以大为降低，从而实现了微带线型慢波结构容易加工等优势与圆形电子注易于聚焦特性的结合。

附图说明

图1是本发明基底开槽的微带线型慢波结构一种具体实施方式的结构示意图；

图2是图1所示基底开槽的微带线型慢波结构的单周期尺寸示意图，其中，(a)为立体结构示意图，(b)为截面图，(c)为俯视图；

图3是本发明基底开槽的微带线型慢波结构的在单一介质基板上刻蚀多个并行圆弧形凹槽的结构示意图；

图4是本发明基底开槽的微带线型慢波结构采用对称放置的两个刻蚀有圆弧形凹槽的介质基板构成圆柱形电子注通道的示意图；

图5是本发明基底开槽的微带线型慢波结构与同尺寸的采用平板型基底的微带线型慢波结构的色散曲线对比图；

图6是本发明基底开槽的微带线型慢波结构与同尺寸的采用平板型基底的微带线型慢波结构的耦合阻抗对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

图1是本发明基底开槽的微带线型慢波结构一种具体实施方式的结构示意图；

在本实施例中，如图1所示，本发明基底开槽的微带线型慢波结构包括：周期性金属曲折微带线1及介质基板2以。在介质基板2上开有用于圆形电子注通过的圆弧形凹槽，周期性金属曲折微带线1通过电路印刷技术印制在介质基板圆弧形凹槽内。

在具体实施例过程中，可以通过在介质基板2上利用刻蚀或者线切割的方式加工出圆弧形凹槽，或者直接利用3D打印等技术制造出带有圆弧形凹槽的介质基板2。在该圆弧形凹槽内采用电路印刷技术印刷出或者其他微细加工技术构造出周期性金属曲折微带线，从而形成一种能够适用于圆形电子注的微带线型慢波结构。

在圆弧形凹槽内印制的周期性金属曲折微带线1，可以为N形、V形、U形、环杆形等形状，图1所示的为N型周期性金属曲折微带线。