[发明专利]一种基于多个介质杆支撑脊加载菱形曲折线慢波结构

说明书

本发明公开了一种基于多个介质杆支撑脊加载菱形曲折线慢波结构，在现有介质杆夹持菱形曲折线慢波结构基础上，通过金属外壳内部下侧表面刻出金属脊，减弱慢波结构的色散强度，从而提升行波管的工作频率和工作带宽，同时可以有效降低工作电压，提升行波管的效率；同时，金属慢波线的两侧夹持杆镶嵌在金属外壳内部的电子注宽边左右两侧，多根支撑金属慢波线的底侧夹持杆其下端卡在相邻金属脊之间形成的凹槽内，可以使结构更加的稳定，并且有效地解决了慢波结构的散热问题。此外，还通过将位于电子注宽边左右最外侧的两个底侧夹持杆的厚度沿电子注传输方向分为多段，并且厚度逐段加厚的方式来实现结构的相速度变化，从而抑制返波振荡，减小加工的难度。

技术领域

本发明属于带状注平面慢波结构技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于多个介质杆支撑脊加载菱形曲折线慢波结构，用于行波管放大器。

背景技术

行波管是一种重要的真空电子器件，在各个领域都有着广泛的应用。行波管的核心部分是慢波结构。慢波结构的种类有很多，例如螺旋线、耦合腔、折叠波导、交错双栅以及微带带状线及其变形结构。在其中，微带带状线结构由于其结构简单、便于集成化、易加工、可容纳片状电子注等特性而备受关注。

图1是现有介质杆夹持菱形曲折线慢波结构一种具体实施方式的结构示意图。

如图1所示，介质杆夹持菱形曲折线慢波结构是一种常见的带状注平面慢波结构，由微带线改进而来。其中，金属慢波线1为沿电子注传输方向水平中心对齐放置的一个个菱形金属线首尾相接而成的、具有周期性的平面图案结构，夹持杆3a镶嵌在金属外壳4的内部位于电子注宽边两侧，金属慢波线1的菱形金属线的长对角线与电子注宽边平行，两端对应的两个顶点分别被电子注宽边两侧的夹持杆3a夹持，短对角线与电子注传输方向平行，对应的两个顶点依次与相邻的菱形金属线的对应顶点连接。

现有介质杆支撑菱形曲折线慢波结构两侧采用介质支撑的方式可以较大程度上减少电荷在介质基底中的积累，同时可以容纳双电子注(金属慢波线1上下均可以传输电子注)，可以获得更低的电流密度，减小阴极的负荷。但是这种结构具有色散强、频带窄的缺点，而且散热困难，常常因为过热而不能工作。

此外，通常情况下，常常采用改变慢波结构单个周期p的长度来解决行波管出现返波振荡的问题，同时也提高了整管的输出功率和效率。但是，设计不同周期长度的带状线线过程繁琐，工作量大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于多个介质杆支撑脊加载菱形曲折线慢波结构，一方面以减弱慢波结构的色散强度，从而提升行波管的工作频率和工作带宽，同时有效降低工作电压，提升行波管的效率，第二方面以增强结构的稳定性并解决慢波结构的散热问题，第三方面以抑制返波振荡，减小设计的难度。

为实现上述发明目的，本发明基于多个介质杆支撑脊加载菱形曲折线慢波结构，包括：

金属外壳，其内部为矩形结构，并有四个通孔，四个通孔为信号输入孔、信号输出孔、电子注输入孔和电子注输出孔，其具体形状需要根据需要进行设计；

一根金属慢波线，为沿电子注传输方向水平中心对齐放置的一个个菱形金属线首尾相接而成的、具有周期性的平面图案结构，菱形金属线的长对角线与电子注宽边平行，短对角线与电子注传输方向平行，短对角线对应的两个顶点依次与相邻的菱形金属线的对应顶点连接；

所述金属慢波线分为三个部分输入部分、中间部分以及输出部分，其中，输入部分沿电子注传输方向，其菱形金属线的长对角线长度逐周期增加，输出部分沿电子注传输方向，其菱形金属线的长对角线长度逐周期减小，而中间部分的菱形金属线的长对角线长度每个周期均相同且都大于输入部分、输出部分的菱形金属线的长对角线长度；