[发明专利]基于切伦科夫辐射机制的超材料慢波结构单元及慢波结构

权利要求书

1.一种基于切伦科夫辐射机制的超材料慢波结构单元，其特征在于：包括空心金属圆波导(1)、第一超材料谐振单元(2)和第二超材料谐振单元(3)，所述空心金属圆波导(1)为微波源外导体，所述第一超材料谐振单元(2)和第二超材料谐振单元(3)结构参数一致，两者关于XOY平面镜像排列，共同嵌入空心金属圆波导(1)内部，组成单个周期的慢波结构；第一超材料谐振单元(2)和第二超材料谐振单元(3)之间的距离为d，满足4mm≤d≤10mm；

所述超材料谐振单元包括漂移管(A)和超材料谐振结构(B)，所述漂移管(A)的内半径为r1，管壁厚度为t2，长度为L1，满足20mm≤r1≤32mm,1mm≤t2≤4mm,3mm≤L1≤7mm，所述超材料谐振结构(B)的内半径为r1，外半径为r3，长度为t1，满足42mm≤r3≤48mm,4mm≤t1≤8mm,且r3(r1+t2+d3)；在超材料谐振结构(B)外侧，周期性地挖出四个“山”字形结构，“山”字的中间笔画的厚度为d2，满足4mm≤d2≤6mm，组成支撑杆，用于将超材料谐振单元固定在空心金属圆波导(1)上，“山”字两边凹陷的宽度均为d1、凹陷的深度均为d3，满足3mm≤d1≤6mm,2mm≤d3≤5mm，超材料谐振结构(B)外侧除四个“山”字形结构的其余部分为外半径为r2的异形结构，满足r2＜r3且28mm≤r2≤40mm。

2.一种根据权利要求1所述基于切伦科夫辐射机制的超材料慢波结构单元，其特征在于：所述空心金属圆波导(1)、第一超材料谐振单元(2)和第二超材料谐振单元( 3) 为不锈钢或铜。

3.一种根据权利要求1或2所述超材料慢波结构单元组成的超材料慢波结构，其特征在于：所述慢波结构的周期为p，满足35mm≤p≤50mm且p[2*(t1+L1)+d]，n个慢波结构单元沿微波源轴向周期排列，组成超材料慢波结构，n取5—10。

4.一种根据权利要求3所述超材料慢波结构，其特征在于：慢波结构单元的个数n＝5。

5.一种根据权利要求3或4所述超材料慢波结构，其特征在于：工作频率范围在1.8-2.0GHz，且工作模式为准TM01模式的L波段超材料慢波结构，相应的尺寸设计为：r1＝30mm,r2＝40mm,r3＝44m,d＝5mm,d1＝6mm,d2＝6mm,d3＝4mm,t1＝6mm,t2＝2mm,L1＝5mm,p＝44mm，n＝5。