[實用新型]一種徑向對數螺旋微帶慢波線

有效

• 申請號: 201220547225.5
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN202855700U
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 王少萌;宮玉彬;侯艷;魏彥玉;段兆云
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01J23/26
• 分類號: H01J23/26
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

技術領域

本實用新型屬于微波真空電子器件技術領域，更為具體地講，涉及行波管中的一種徑向對數螺旋微帶慢波線。

背景技術

行波管作為微波頻段應用最為廣泛的電真空器件，在毫米波雷達、制導、通信、微波遙感、輻射測量等眾多領域具有突出的應用地位。由于其無可替代的寬頻帶特點，也成為各領域裝備中最重要的一種微波管。

一支典型的行波管由電子槍、聚焦系統、慢波線（慢波結構）、輸入輸出裝置和收集極五部分組成。作為行波管的核心部件，慢波線的任務是傳輸高頻電磁行波并使電磁波的相速降到同步速度，并實現電磁波對電子注的調制，從而使電子注交出直流能量放大高頻場，它的性能優劣直接決定了行波管的工作帶寬、輸出功率和效率等。

目前，常用的慢波線主要有螺旋線及其變形結構、耦合腔及其變形結構。其中，螺旋線類行波管具有很寬的帶寬，可以達到幾個倍頻程，但是由于工藝問題，螺旋線主要用于Ka以下的頻段，在高頻端的應用受到很大限制；而耦合腔及其變形結構的梯形線具有很高的功率容量，可達數百瓦，并且可以應用于V及以上頻段，但是帶寬遠不及螺旋線。在W及以上頻段，耦合腔結構的另一種變形——曲折波導有著不錯的表現，它因為加工方便，功率容量大而受到了廣泛的關注，具有較好的應用前景。

但是，對于常規行波管而言，隨著工作頻率的提高，慢波線的尺寸必須大幅減小，這會大幅縮減電子注通道的尺寸，而相應的電子槍就必須縮小，行波管的整體尺寸也因此減小，所以行波管自身體積不再是限制行波管應用的主要因素。相比之下，隨工作頻率升高而增大的工作電壓對行波管應用范圍的限制更為明顯。螺旋線行波管在S波段時工作電壓為4KV，而在Ka波段工作電壓為18KV，耦合腔類行波管的工作電壓也均為上萬伏。如此高的電壓需要龐大的電源來提供，這就對使用空間提出了嚴格的要求，這也是固態器件在低頻段能取代真空器件的重要因素之一。因此，尋求低電壓慢波線對降低行波管的成本、擴展行波管的應用領域有著極大的促進作用。

對數螺旋慢波線是一種具有極低工作電壓的慢波線，它的工作電壓在百伏以內，對電源的需求極大降低。但是，如此低的電壓，意味著行波管的直流輸入功率不可能太大，對應的輸出功率也有限，在百瓦以內。而提高其輸出功率則需要提高工作電壓，按照傳統方法代價就是結構徑向尺寸的指數倍數增加，這是不能接受的。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種徑向對數螺旋微帶慢波線，在大幅降低行波管的工作電壓的同時保證其具有較高的輸出功率，從而使行波管具有更低的成本和更寬的應用領域。

為實現上述目的，本實用新型徑向對數螺旋微帶慢波線，其特征在于，包括：

一金屬屏蔽殼，金屬屏蔽殼內為真空腔，其內頂側、底側為扇形；

一扇形介質板，置于金屬屏蔽殼內底側；

一角度徑向對數螺旋金屬帶，為單根徑向對數螺旋微帶線上截取角度為θ的一部分弧線，以及將截取弧線相鄰首尾交替連接的金屬帶組成，并按照扇形介質板相同放置形狀置于扇形介質板之上；角度徑向對數螺旋金屬帶的內端為電磁波輸入端，外端口為電磁波輸出端；

平面扇形電子束從角度徑向對數螺旋金屬帶內側向外側發射。

本實用新型的目的是這樣實現的：

本實用新型徑向對數螺旋微帶慢波線，為一種沿徑向方向的準周期結構，采用平面扇形電子束工作，包括扇形減數屏蔽殼、扇形介質底板以及角度徑向對數螺旋金屬帶，角度徑向對數螺旋金屬帶由單根徑向對數螺旋微帶線上截取角度為θ的一部分弧線，以及將截取弧線相鄰首尾交替連接的金屬帶組成。采用本實用新型徑向對數螺旋微帶慢波線的行波管，其工作電壓遠低于常規的低電壓螺旋線行波管，相對于耦合腔類行波管則具有更大的優勢；而與徑向對數螺旋慢波線相比，角度徑向對數螺旋線慢波線具有更寬的工作電壓調諧范圍，在電子束電流相同的情況下，這意味著更寬的直流輸入功率調諧范圍，也意味著更大的輸出功率，可以應用在對功率要求更大的情況下。

附圖說明

圖1是本實用新型徑向對數螺旋微帶慢波線一種具體實施方式結構示意圖；

圖2是圖1所示角度徑向對數螺旋金屬帶弧線截取示意圖；

圖3是圖2所示角度徑向對數螺旋金屬帶結構示意圖；

圖4是圖2所示角度徑向對數螺旋金屬帶取不同的螺距系數b和角度θ時，歸一化相速變化曲線；

圖5是本實用新型徑向對數螺旋微帶慢波線所采用的一種徑向電子光學系統的結構示意圖；

圖6是本實用新型徑向對數螺旋微帶慢波線的另一具體實施方式工作示意圖。