[發明專利]一種微帶周期曲折線慢波結構

有效

• 申請號: 201810172167.4
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN108389766B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 曹華;崔燦;王戰亮;宮玉彬;黃華;徐雄
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01J23/24
• 分類號: H01J23/24
• 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

本發明公開了一種微帶周期曲折慢波結構，采用直線結構的介質支撐桿來支撐周期微帶曲折線，這樣加工難度大大降低，并增加了設計的靈活性。同時，采用金剛石材料制成介質支撐桿，與現有的曲折帶狀介質支撐桿只能采用半導體工藝才能實現，使用的材料是硅作為基底相比，等效介電常數可以更小(硅的介電常數為11.5，而金剛石的為5.7)，耦合阻抗相比而言更高。此外，嵌入方式的曲折帶狀介質支撐桿改成直線結構的介質支撐桿直接支撐在周期微帶曲折線的下表面，將會使得微帶周期曲折慢波結構內部散熱的問題變得較為嚴重，但由于本發明采用的金剛石具有良好的導熱性，這樣也很好的兼顧了這個問題。

技術領域

本發明屬于微波電真空電子器件技術領域，更為具體地講，涉及行波管、速調管等真空電子器件以及高頻率、大功率微波器件中使用的微帶周期曲折慢波結構。

背景技術

平面行波管是小型化行波管的一個重要發展方向，它所采用的慢波結構比較簡單，是由刻在平板型介質襯底上的導體薄帶(微帶)構成的。這種平面慢波結構一般采用帶狀電子束，在不增加電流密度的情況下增大總的電流強度。這類行波管具有體積小、重量輕、成本低等優點。

現有微帶周期曲折線慢波結構是由一根平面金屬線在平板型介質襯底上按照一定空間周期重復排列下去的，并且再讓相鄰微帶線在傳播方向上交替連接所形成的平面慢波結構。這種平面慢波結構加工簡單，造價較低；此外，工作電壓相對于波導型的慢波結構來講，工作電壓低，慢波結構的長度也會大幅降低，也同時降低了周期聚焦系統的加工難度。不難看出，采用微帶周期曲折線慢波結構的行波管是非常有潛力的微小型毫米波行波管，并且在各種電子系統中以及寬帶毫米波通訊等領域均有很好的應用前景。

但是隨著毫米波技術不斷的發展，現有微帶周期曲折線慢波結構由于采用的是平板型介質襯底，這種平板型介質襯底在高頻段工作的時候，將會提高損耗，使得損耗較大，不利于行波管輸出功率的提升。

作為改進，現有微帶周期曲折線慢波結構，如2017年01月18日公布的、公布號為CN106340433A、名稱為“一種介質嵌入的曲折金屬帶高頻結構”的慢波結構。該發明的慢波結構，通過將微帶高頻結構的介質基板(襯底)替換為與曲折金屬帶具有相同變化周期的介質支撐桿，同時介質支撐桿部分嵌入曲折金屬帶，從而形成一種嵌入介質的曲折金屬帶高頻結構。將介質基板替換為介質支撐桿后，介質大幅減少，使得介質面向電子注的暴露面積大幅減小，且介質支撐桿部分嵌入到曲折金屬帶內，進一步減小了介質的暴露面積，從而降低了電子轟擊到介質基底的幾率，避免電荷累積效應的產生。同時，為使介質支撐桿能夠嵌入曲折金屬帶，需采用比印制在介質基板上的曲折金屬帶相對更厚的金屬帶(曲折金屬帶厚度t1與介質支撐桿厚度t2的比值(t1/t2)在0.5和2之間)，由于厚度的增加，使得曲折金屬帶更能承受電子轟擊，提高了結構的穩定性，同時，這也增加了二者的接觸面積，使得該發明具有更好的導熱性。此外，與現有的由介質基板與曲折金屬帶組成的平面微帶高頻結構相比，該發明還具有更寬的冷帶寬和更高的耦合阻抗。

然而，由于介質支撐桿需要與曲折金屬帶進行相同的彎曲即相同變換周期，其加工較為困難，其次，耦合阻抗還可以進一步提高

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種微帶周期曲折慢波結構，以降低介質支持桿的加工難度，同時，進一步提高耦合阻抗。

為實現上述發明目的，本發明微帶周期曲折慢波結構，包括：

一平面上延伸的周期微帶曲折線，用于傳輸電磁波；

其特征在于，還包括：

一介質支撐桿，為直線結構，位于周期微帶曲折線的下方，并與周期微帶曲折線的延伸(傳輸方向)平行，用以支撐所述的周期微帶曲折線，并對周期微帶曲折線上產生的熱量進行散熱；電子注在周期微帶曲折線的上方，與周期微帶曲折線互作用，對電磁波放大進行放大；

所述介質支撐桿為金剛石材料。