[发明专利]一种正弦型交错双栅慢波结构

说明书

本发明公开了一种正弦型交错双栅慢波结构，涉及真空电子技术领域，解决了现有慢波结构传输损耗大、带宽窄等问题，其技术方案要点是：包括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沿轴向等间距形成正弦型凸起，构成周期性波导曲线，所述上栅部的周期性波导曲线与下栅部的周期性波导曲线具有相位差；通过平滑的正弦型凸起减少传统矩形凸起中场的突变点，从而减少电磁波在传输过程中的损耗，且上、下栅部的正弦型凸起交错设置，较传统的交错双栅慢波结构具有更高的带宽，为亚毫米波段及太赫兹波段提供了一种提高输出功率的行波管慢波结构。

技术领域

本发明涉及真空电子技术领域，更具体地说，它涉及一种正弦型交错双栅慢波结构。

背景技术

太赫兹技术是新世纪以来国内外电子科学领域最为关注的热点研究方向，是一种由电子学和光子学共同影响的交叉学科。太赫兹波有着与微波、可见光等完全不同的电磁辐射特性，在生物医学、电子对抗、远距离通信、无损检测、天文学等多个领域有着巨大的应用前景。

在太赫兹频段，真空电子器件是一种常见的大功率辐射源。现有的真空电子器件中，行波管具有效率高、增益高、工作带宽宽等优点，是一种传统的“O”型器件，而慢波结构是整个行波管的核心部件。随着工作频率的升高，太赫兹波段慢波结构的传输损耗大、带宽窄、反射强等问题已成为制约“O”型器件在太赫兹波段发展的决定性因素。因此，目前急需探索一种新型的慢波结构，克服传统慢波结构所具有的传输损耗大、带宽窄等问题，得以推动太赫兹波段大功率辐射源的发展。

发明内容

本申请的目的是提供一种正弦型交错双栅慢波结构，克服现有慢波结构传输损耗大、带宽窄等问题。

本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：包括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沿轴向等间距形成正弦型凸起，构成周期性波导曲线，所述上栅部的周期性波导曲线与下栅部的周期性波导曲线具有相位差。

采用上述技术方案，通过平滑的正弦型凸起减少传统矩形凸起中场的突变点，从而减少电磁波在传输过程中的损耗，且上、下栅部的正弦型凸起交错设置，较传统的慢波结构具有更高的带宽，为亚毫米波段及太赫兹波段提供了一种提高输出功率的行波管慢波结构。

进一步的，所述上栅部的周期性波导曲线与下栅部的周期性波导曲线具有半个周期的相位差。

进一步的，所述正弦型凸起的边界为半周期正弦曲线。

进一步的，所述上栅部和下栅部的宽度为a，高度为b，所述周期性波导曲线的周期为p，所述正弦型凸起的宽度为a，高度为h，厚度为d，相邻两个正弦型波导的间距为L，电子注通道高度为hb；其中，b＝2h+hb，p＝L+d，hb≤b/4。

进一步的，L＝2d，p＝3d。

进一步的，a＝0.5mm，b＝0.51mm，p＝0.315mm。

进一步的，h＝0.21mm，d＝0.105mm，L＝0.21mm，hb＝0.09mm。

进一步的，所述上栅部和下栅部由金属制成。

采用上述技术方案，上栅部和下栅部由金属制成，正弦型凸起的结构强度更高，有着更大的功率容量，且金属更易于散热，适合工作于高频段。

进一步的，所述正弦型凸起采用铣削的方式加工成型。

本申请另一方面，提供一种行波管，包括如上所述的一种正弦型交错双栅慢波结构。

采用上述技术方案，行波管包含上述的慢波结构，可以拓展带宽并减小传输损耗，提高太赫兹波段的输出功率。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：