[發明專利]一種用于返波振蕩器的單側折疊波導慢波結構

有效

• 申請號: 201410835071.3
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104576266B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 蔡軍;馮進軍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十二研究所
• 主分類號: H01J23/24
• 分類號: H01J23/24
• 代理公司: 工業和信息化部電子專利中心11010
• 代理人: 田俊峰

技術領域

本發明涉及微波真空電子器件領域，特別是涉及一種用于返波振蕩器的單側折疊波導慢波結構。

背景技術

返波振蕩器是一種微波真空電子器件，它利用慢波結構上的返波與電子注相互作用而產生微波振蕩，可在很寬的頻帶內實現電子調諧。對于太赫茲科學技術及相關應用，目前返波振蕩器是一類實用化程度很高的輻射源。隨著微波真空電子器件的工作頻率提高到短毫米波(40GHz-300GHz)甚至太赫茲(300GHz-3000GHz)，折疊波導已經成為最常用的一種慢波結構，如圖1所示，U型彎曲折疊波導慢波結構是將矩形波導沿電場面彎曲，組成一系列直波導和半圓彎曲波導的周期結構，圓柱型電子注通道位于折疊波導慢波結構的中軸線上，a表示矩形波導的寬邊長，b為波導的窄邊長，幾何周期為2p，直波導長度為h，電子注通道半徑為r_c。直角彎曲折疊波導和U型彎曲折疊波導慢波結構類似，只是將彎曲用直角形狀代替。折疊波導慢波結構色散曲線示意圖如圖2所示。這類適用于行波管的折疊波導慢波結構對于返波振蕩器遇到了很大的技術問題，最大的缺點是返波的耦合阻抗相對于前向波小一個數量級。造成這一問題的原因是，由于折疊波導特有的幾何結構，其基波為返波(電壓過高，難以實際應用)，前向波器件一般利用其-1次空間諧波作為工作模式，為了使返波振蕩器能夠工作于適當的工作電壓，一般工作在+1次空間諧波的返波，此處的耦合阻抗較低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種用于返波振蕩器的單側折疊波導慢波結構，用以解決現有技術中折疊波導慢波結構在返波振蕩器中低耦合阻抗的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種用于返波振蕩器的單側折疊波導慢波結構，將折疊波導一側的彎曲波導設置到沿中線對稱的位置上。

進一步，所述單側折疊波導慢波結構具體結構包括：

由多個直波導組成的直波導陣列，以及多個彎曲波導；其中，每兩個相鄰的直波導通過一個彎曲波導連接，形成周期性結構；電子注通道貫穿直波導陣列。

進一步，彎曲波導為半圓彎曲波導或直角彎曲波導。

進一步，所述單側折疊波導慢波結構適用于短毫米波返波振蕩器和太赫茲返波振蕩器。

本發明有益效果如下：

本發明的的單側折疊波導慢波結構，通過將一側的彎曲波導轉移到中線對稱位置，使慢波結構的基波為前向波，返波振蕩器可以利用單側折疊波導慢波結構，同時實現適當的工作電壓和較高的耦合阻抗。

附圖說明

圖1現有U型彎曲和直角彎曲折疊波導慢波結構對比圖；

圖2現有折疊波導慢波結構色散曲線示意圖；

圖3A是本發明實施例中為單側為半圓彎曲波導的折疊波導慢波結構示意圖；

圖3B是本發明實施例中單側為直角彎曲波導的折疊波導慢波結構示意圖；

圖4是本發明實施例中單側折疊波導慢波結構色散曲線示意圖；

圖5是將本發明慢波結構和現有折疊波導慢波結構用于返波振蕩器的色散特性比較圖；

圖6是將本發明慢波結構和現有折疊波導慢波結構用于返波振蕩器的軸線耦合阻抗比較圖。

具體實施方式

以下結合附圖以及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不限定本發明。

本發明為了克服現有技術中折疊波導慢波結構在返波振蕩器中低耦合阻抗問題，同時在不增加工藝精度和復雜性的前提下，通過將一側的彎曲波導轉移到中線對稱位置的方式，保留折疊波導慢波結構的全金屬結構，色散特性較好、耦合匹配簡單以及和微加工工藝兼容等優勢，提高短毫米波及太赫茲返波振蕩器的功率量級，本發明提出了一種用于返波振蕩器的單側折疊波導慢波結構。

本發明的目的是提供一種用于返波振蕩器的單側折疊波導慢波結構，所采用的技術方案是：

一種用于返波振蕩器的單側折疊波導慢波結構，如圖3A、3B所示，包括：

由多個直波導組成的直波導陣列，以及多個彎曲波導；其中，每兩個相鄰的直波導通過一個彎曲波導連接，形成周期性結構；電子注通道貫穿直波導陣列。彎曲波導可以為半圓彎曲波導或直角彎曲波導。