[发明专利]一种圆顶梯形交错双栅慢波结构

说明书

本发明公开了一种圆顶梯形交错双栅慢波结构，属于电真空器件技术领域，其包括分置于上下侧的两个起伏部，起伏部主要由若干个梯形部、圆槽部以及圆顶部所构成，若干个梯形部沿横向依次间隔排列，相邻的梯形部通过圆槽部相过渡，在平行于横向方向的纵向截面上，梯形部呈其高沿纵向延伸的等腰梯形，上下两侧等腰梯形的上底均设置于其靠近带状电子注通道的一侧，圆顶部连接在该等腰梯形的上底上，在横向上相邻的两个梯形部的下底通过两者之间的圆槽部相过渡。本发明所提供的一种圆顶梯形交错双栅慢波结构，在耦合阻抗增大的同时色散曲线更为平坦，从而有效克服了现有的正弦波导慢波结构的缺陷。

技术领域

本发明涉及电真空器件技术领域，尤其涉及一种圆顶梯形交错双栅慢波结构。

背景技术

电真空器件是一种将电子动能转化为电磁波能量的器件。慢波结构是其主要的换能结构，在慢波结构中，电子束与电磁波相互作用，使电磁波信号得到放大。

慢波结构多种多样，常见的有折叠波导结构、正弦波导结构、矩形交错双栅结构等，在这几种慢波结构中，折叠波导慢波结构的工作带宽相对较宽，但其电子注通道的加工难度较大，在太赫兹频段的传输损耗大、加工较为困难；矩形交错双栅波导慢波结构具有很宽的工作带宽并且易于加工，但它存在较强的反射和较大的传输损耗；而正弦波导慢波结构则结合了折叠波导慢波结构与矩形交错双栅波导两种慢波结构的特点，具有反射小、传输损耗低且易于加工的优势，被认为是一种很有潜力的太赫兹慢波结构。

在《正弦波导高频特性分析》(《物理学报》2014年，63卷，4号，044101-1，044101-11页，作者:谢文球、王自成等)一文中，公开了一种如图1、图2所示的正弦波导慢波结构。然而，这种慢波结构在电磁波传输方向上的电场强度相对较弱，因而其耦合阻抗较小，从而导致其所应用的行波管具有输出功率较小、互作用效率较小、增益较低和饱和互作用长度较长等缺陷。

发明内容

综上所述，本发明所解决的技术问题为：提供一种圆顶梯形交错双栅慢波结构，与传统的正弦波导慢波结构相比，可有效解决传统的正弦波导慢波结构所存在的横向电场较弱、耦合阻抗低等问题，并提高和改善其色散性能。

而本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种圆顶梯形交错双栅慢波结构，包括有分置于上下两侧的上栅部和下栅部，所述上栅部和下栅部均设置有沿横向延伸且顺着横向周期性上下起伏的起伏部，上下两侧的起伏部错开半个起伏周期相对排布，上下两侧起伏部的宽均为a，而上下两侧起伏部对应位置之间的间距均为b，上侧起伏部的最低端高于下侧起伏部的最高端，且高度差为hb，从而在两者间构成高度为hb、宽度为a的带状电子注通道，所述起伏部主要由若干个梯形部、圆槽部以及圆顶部所构成，若干个所述梯形部沿横向依次间隔排列，而在横向上相邻两个梯形部之间通过圆槽部过渡；在平行于横向方向的纵向截面上，所述梯形部呈其高沿纵向延伸的等腰梯形，所述等腰梯形的上底长为c，下底长为d，高为h，上下两侧等腰梯形的上底均设置于其靠近带状电子注通道的一侧，所述圆顶部连接在该等腰梯形的上底上，所述圆顶部呈半径为r的半圆状，且其圆心位于该等腰梯形的上底中点处，而圆槽部则呈半径同为r的半圆状，在横向上相邻的两个梯形部的下底通过两者之间的圆槽部的内边相连接，并相对于圆槽部的圆心相对称。

进一步的，0＜2hb≤b。

进一步的，c≤2r≤hb。

进一步的，2r＝c。

进一步的，a＝0.77mm，b＝0.57mm，hb＝0.14mm，c＝0.1mm，d＝0.36mm，h＝0.33mm，而r＝0.05mm。

进一步的，所述起伏部采用铣削的方式加工成型。

本发明还提供了一种行波管，包括如上所述的一种圆顶梯形交错双栅慢波结构。