[實(shí)用新型]一種扭波導(dǎo)分離式準(zhǔn)平面矩形波導(dǎo)S形折疊波導(dǎo)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201620965814.3
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN206506005U
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王清源
• 申請（專利權(quán)）人: 成都賽納為特科技有限公司
• 主分類號: H01P3/10
• 分類號: H01P3/10;H01P9/00;H01J23/24;H01J25/34
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙)51220
• 代理人: 馬碧娜

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電磁波傳輸線。具體地說，是涉及一種用于信號延遲或電磁波源的慢波結(jié)構(gòu)的緊湊型扭波導(dǎo)分離式準(zhǔn)平面矩形波導(dǎo)S形折疊波導(dǎo)。

背景技術(shù)

折疊傳輸線的第一個(gè)重要應(yīng)用是作為信號延遲線，在雷達(dá)等系統(tǒng)中用于信號延遲。折疊傳輸線的第二個(gè)重要應(yīng)用是在行波管放大器中作為慢波結(jié)構(gòu)使用。這時(shí)，電子束沿一定直線電子通道傳播，而電磁波則沿著彎折的傳輸線傳播。雖然在彎折傳輸線內(nèi)傳播的電磁波的相速很快，可以接近于光速，甚至大于光速，但在該直線電子通道中，電子束感受到的電磁波的相速可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于光速。采用準(zhǔn)折疊波導(dǎo)構(gòu)成的行波管的電子束能量可以大大降低，有利于器件的小型化。

傳統(tǒng)的折疊傳輸線一般采用傳輸線連續(xù)彎曲而成。比如波導(dǎo)延遲線將波導(dǎo)彎曲疊放。由于過小的彎曲曲率半徑將導(dǎo)致信號的反射，這種延遲線的體積通常都比較大。折疊波導(dǎo)行波管放大器中的普通的慢波結(jié)構(gòu)采用矩形波導(dǎo)段與U形波導(dǎo)端分別交替連接構(gòu)成，同樣有體積大的問題。普通的折疊波導(dǎo)行波管存在的另一個(gè)問題是帶寬問題。這種行波管中采用的折疊波導(dǎo)一般為二維結(jié)構(gòu)，波導(dǎo)在一個(gè)過Z軸的平面，比如XZ平面內(nèi)連續(xù)彎曲。在這種折疊波導(dǎo)中，沿Z軸傳播的電子在通過一個(gè)周期的折疊波導(dǎo)時(shí)，有兩個(gè)與電磁波相互作用的區(qū)域。在這兩個(gè)互作用區(qū)域中，傳輸?shù)碾娮邮惺艿降碾姶挪ǖ南辔徊畛姶挪ㄑ卦撜郫B波導(dǎo)的彎折途徑傳輸所決定的相位差外，還包括由于傳輸線的180度彎折波導(dǎo)致的電磁場方向反向所決定的180度的所謂“形狀相位差”。這個(gè)形狀相位差的存在，使得沿Z軸方向傳播的電子束與沿折疊波導(dǎo)傳播的電磁波在沿Z方向的速度同步條件下，在同一周期中的兩個(gè)互作用區(qū)域中，電子束所受到的沿Z軸方向的作用力會切換方向，導(dǎo)致電磁波從電子束獲得的能量相互抵消。為了解決這個(gè)問題，電子束沿Z方向的速度與電磁波沿Z方向的平均相速必須失配。由此帶來了對折疊波導(dǎo)行波管的相對帶寬的嚴(yán)重限制。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種沒有形狀相位差的扭波導(dǎo)分離式準(zhǔn)平面矩形波導(dǎo)S形折疊波導(dǎo)。這種方案具有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、工作頻率寬, 結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，我們的方案為，一種扭波導(dǎo)分離式準(zhǔn)平面矩形波導(dǎo)S形折疊波導(dǎo)。所述扭波導(dǎo)分離式準(zhǔn)平面矩形波導(dǎo)S形折疊波導(dǎo)包括沿Z軸方向依次連通并重復(fù)的至少2個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)，在扭波導(dǎo)分離式準(zhǔn)平面矩形波導(dǎo)S形折疊波導(dǎo)兩端設(shè)置有輸入輸出波導(dǎo)。

存在一與Z軸平行的直線AB，所述直線AB與所述任意一個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的交集為兩條互不直接相連的連續(xù)線段CD和線段EF。

存在至少一根平行于Z軸的直線電子束通道；所述直線電子束通道與所述直線AB重合；所述線段CD通過所述最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)中電磁波的電場強(qiáng)度的最大幅值點(diǎn)。

所述任意最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的兩端面都與YZ平面平行；所述最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的兩端面的形狀為矩形波導(dǎo)、單脊矩形波導(dǎo)或雙脊矩形波導(dǎo)；所述任一最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的兩端面的寬邊都與Y軸方向平行。

當(dāng)電磁波的頻率接近所述折疊波導(dǎo)的工作模式的截止頻率時(shí)，Z軸與所述任意一個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的兩個(gè)交集處的電磁波的電場的方向相同。

本實(shí)用新型的最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)有2種結(jié)構(gòu)，第一種結(jié)構(gòu)為：相鄰2個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)直接連接，每一個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)至少包括2個(gè)分別位于Y軸兩側(cè)的U形彎波導(dǎo)，U形彎波導(dǎo)的凹口面向Y軸，同一最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)內(nèi)的2個(gè)U形彎波導(dǎo)采用波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)連接，一個(gè)U形彎波導(dǎo)的一端與另一個(gè)U形彎波導(dǎo)的一端之間采用波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)連接，每一個(gè)所述波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)包括一個(gè)位于Y軸上的波導(dǎo)段和2個(gè)分別位于波導(dǎo)段兩側(cè)的扭波導(dǎo)段，扭波導(dǎo)段位于U形彎波導(dǎo)的端部與波導(dǎo)段的端面之間的間隙處。

第二種結(jié)構(gòu)為：相鄰2個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)直接連接；每一個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)至少包括2個(gè)分別位于Y軸兩側(cè)的U形彎波導(dǎo)，U形彎波導(dǎo)的凹口面向Y軸，同一最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)內(nèi)的2個(gè)U形彎波導(dǎo)采用波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)連接，一個(gè)U形彎波導(dǎo)的一端與另一個(gè)U形彎波導(dǎo)的一端之間采用波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)連接，每一個(gè)所述波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)包括一個(gè)位于Y軸上的波導(dǎo)段和1個(gè)位于波導(dǎo)段一端的扭波導(dǎo)段；同一最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)內(nèi)，Y軸一側(cè)的U形彎波導(dǎo)的一端部直接與波導(dǎo)段連接，Y軸另一側(cè)的U形彎波導(dǎo)的一端部直接與扭波導(dǎo)段連接，且整個(gè)扭波導(dǎo)分離式準(zhǔn)平面矩形波導(dǎo)S形折疊波導(dǎo)中，相鄰的2個(gè)扭波導(dǎo)段分別位于Y軸兩側(cè)；所述扭波導(dǎo)段由2個(gè)L形波導(dǎo)段疊合連接在一起組成，一個(gè)L形波導(dǎo)段相比另一個(gè)L形波導(dǎo)段呈水平翻轉(zhuǎn)狀態(tài)。