[发明专利]一种交错双栅脊波导慢波结构

说明书

本发明公开了一种交错双栅脊波导慢波结构，包括金属外壳、一排上金属栅、一排下金属栅以及电子注通道；上金属栅和下金属栅均为矩形金属栅，一排上金属栅设置于金属外壳的内部顶端，一排下金属栅设置于金属外壳的内部底端，且上金属栅和下金属栅均与金属外壳的侧壁不接触，一排上金属栅与一排下金属栅之间设置有电子注通道；一排上金属栅和一排下金属栅均呈周期排列，且一排上金属栅与一排下金属栅的周期交错。本申请使得慢波结构的耦合阻抗提升，更利于返波振荡起振及电磁场与电子注的能量交互，比常规交错双栅结构的低端截止频率低，冷通带带宽增大，故可以有较宽的调谐电压范围，实现超宽带特性。

技术领域

本发明属于微波电真空技术领域，具体涉及一种交错双栅脊波导慢波结构。

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，太赫兹电磁波在空间通信、超高分辨率武器制导、医学成像、安全检查以及材料检测等领域有着重要的研究价值和广泛的应用前景。真空电子器件是在真空状态下实现电子能量与电磁波能量交互的器件，其中，利用电子注同慢波结构中传输的微波信号发生相互作用，在慢波结构中将电子注的动能连续不断地交给微波信号场，从而使信号得到放大的器件叫做行波管，若没有输入信号与输入耦合器，靠电子注的自激振荡产生特定频率电磁波的器件叫做返波振荡器。对于返波振荡器的慢波结构，不仅要求其具有异常色散特性，而且要求是负色散的。因此慢波结构作为返波振荡器中的核心器件，直接决定了返波振荡器的性能。目前，在返波振荡器中广泛使用的慢波结构有矩形交错双栅和折叠波导等结构。

为进一步满足太赫兹波段器件对高频率、高功率及宽带宽的发展要求，本申请提出了一种具有宽带及高耦合阻抗特性的交错双栅脊波导慢波结构。

发明内容

本申请的目的在于提供一种交错双栅脊波导慢波结构，提高了耦合阻抗，当其应用于返波振荡器时，比现有的常规交错双栅慢波结构具有更高的输出功率以及更宽的工作带宽。

本发明通过下述技术方案实现：

一种交错双栅脊波导慢波结构，包括金属外壳、一排上金属栅、一排下金属栅以及电子注通道；

一排所述上金属栅设置于金属外壳的内部顶端，一排所述下金属栅设置于金属外壳的内部底端，且所述上金属栅和下金属栅均与金属外壳的侧壁不接触；一排所述上金属栅与一排所述下金属栅之间设置有间隙，以形成矩形的电子注通道，或者一排所述上金属栅与一排所述下金属栅之间设置有间隙，并且在上金属栅和下金属栅设置圆弧缺口，所述上金属栅上的圆弧缺口和下金属栅上的圆弧缺口均为同一圆柱上的圆弧，以形成圆柱状的电子注通道，且一排所述上金属栅与一排所述下金属栅设置为交错结构，以形成交错双栅。

在一种可能的实施方式中，所述金属外壳为矩形体，且所述金属外壳上设置有贯穿的矩形通道，所述一排上金属栅、一排下金属栅以及电子注通道均设置于矩形通道内，且电子注通道与矩形通道平行。

在一种可能的实施方式中，一排所述上金属栅与一排所述下金属栅之间交错半个周期。

在一种可能的实施方式中，所述上金属栅沿电子注通道方向上的厚度为0.25p，其中，p表示一排所述上金属栅的周期。

在一种可能的实施方式中，任意两个相邻所述上金属栅之间的间距为0.75p。

在一种可能的实施方式中，所述上金属栅与金属外壳内部两侧之间的间距均为/2，其中，所述a表示矩形通道的宽度，L表示上金属栅垂直于电子注通道方向上的宽度。

在一种可能的实施方式中，所述下金属栅沿电子注通道方向上的厚度为0.25p，其中，p表示一排所述下金属栅的周期。

在一种可能的实施方式中，任意两个相邻所述下金属栅之间的间距为0.75p。

在一种可能的实施方式中，所述下金属栅与金属外壳内部两侧之间的间距均为/2，其中，所述a表示矩形通道的宽度，L表示上金属栅垂直于电子注通道方向上的宽度。