[发明专利]一种平行多电子注平顶型正弦波导慢波结构

说明书

本发明公开了一种平行多电子注平顶型正弦波导慢波结构，使其工作在高次模式，能有效增大器件的尺寸，使得一些因尺寸过小引起的加工问题得到改善，且通过多电子注与电磁波相互作用，有效提高真空电子器件的输出功率和增益，该平行多电子注平顶型正弦波导慢波结构的各耦合电路相互之间耦合，使得多电子注功率合成技术带来的实际加工测试中各耦合电路的相位匹配。

技术领域

本发明涉及真空电子技术领域，具体涉及一种平行多电子注平顶型正弦波导慢波结构。

背景技术

太赫兹波是频率介于微波和红外波段之间的电磁波，在涉及通信、合成孔径雷达、医学、生物、等离子体成像以及材料处理等民用或科学研究领域，对行波管有着迫切的需求。行波管为太赫兹频段的大功率、宽频带和高效率电磁辐射源中应用最广泛的现代电真空器件。然而随着器件工作频率的升高，尺寸共度效应将导致慢波结构特征尺寸变小，从而导致行波管高频互作用结构尺寸变小、损耗增加，使得行波管的功率容量、互作用效率和输出功率大幅度下降，这严重制约了太赫兹技术在通信、生物医学等领域的进一步应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题现有的行波管随着器件工作频率的升高，使得慢波结构特征尺寸变小，从而导致行波管高频互作用结构尺寸变小、损耗增加，行波管的功率容量、互作用效率和输出功率也大幅度下降，因此，本发明提供一种平行多电子注平顶型正弦波导慢波结构，并使其工作在高次模式，能有效增大器件的尺寸，使得一些因尺寸过小引起的加工问题得到改善，且通过多电子注与电磁波相互作用，有效提高真空电子器件的输出功率和增益，另外，本发明提供的平行多电子注平顶型正弦波导慢波结构的各耦合电路相互之间耦合，使得多电子注功率合成技术带来的实际加工测试中各耦合电路的相位匹配。

本发明通过下述技术方案实现：

一种平行多电子注平顶型正弦波导慢波结构，包括一平顶正弦波导，所述平顶正弦波导的宽边长度为n*a，窄边长度为b；纵向即传输方向上下为以宽边为中心进行起伏的正弦线周期性带状起伏，各所述正弦线周期性带状起伏的高度为h、周期为p、宽度为3*a，上下两个正弦线周期性带状起伏之间按照预设削顶高度削顶，经削顶后的两个正弦线周期性带状起伏之间的通道作为带状电子注通道，所述带状电子注通道高度为t；

所述平顶型正弦波导慢波结构的每个窄边侧壁上设置有沿正弦线周期方向的金属脊，两个所述正弦线周期性带状起伏之间沿正弦线周期方向放置有n-1条金属条，将所述带状电子注通道划分为n个电子注子通道。

进一步地，各电子注子通道相互耦合不独立。

进一步地，所述金属脊突出所述窄边侧壁的厚度为d，高度与所述带状电子注通道高度相同；上下两个正弦线周期性带状起伏之间沿周期方向放置的金属条的宽度为2*d，高度与所述带状电子注通道高度相同。

进一步地，金属脊与相邻金属条之间的距离，相邻金属条之间的距离，即电子注子通道的宽度为a-2*d。

具体地，本发明的平行多电子注平顶型正弦波导慢波结构，在窄边侧壁加金属脊后的单电子注平顶型正弦波导的基础上，n倍拓宽波导的宽边，在两端窄边金属侧壁上分别加宽度为d，高度为t的金属脊，上下正弦线周期性带状起伏之间沿周期方向放置宽度为2*d，高度为t 的金属条，靠近各窄边侧壁所加的金属脊与相邻的金属条之间的距离以及相邻金属条之间的距离(即电子注通道的宽度)为a-2*d，电子注通道高度为t。

经测试，本发明的平行多电子注平顶型正弦波导慢波结构的电子注通道数量可根据需要进行增减，可成倍增加宽边长度以及金属条个数，从而平行增加电子注通道，意味着增加电子注与电磁波的互作用能力增加，进而提高行波管的输出功率、增益和。