[發明專利]一種平面多通道慢波結構

有效

• 申請號: 201810201793.1
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108470665B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 崔燦;曹華;王戰亮;宮玉彬;黃華;許雄
• 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: 51220 成都行之專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種平面多通道慢波結構，通過在介質底板上加工四條傳輸方向相同、依次排列并平行對齊的金屬慢波線，同時加載相同的工作電壓，并使用同一電子注。其中，兩兩相同的慢波線采用首尾連接進行串聯，組成兩組串聯的金屬慢波線，這樣每組串聯的金屬慢波線中，將放大后的電磁波信號會回傳給注波互作用起始的地方即電子束減速前的位置，再次進行注波互作用達到進一步放大電磁信號的目的，從而顯著提高增益。同時，由于兩組串聯的金屬慢波線工作在連續的不同頻段，因此在不影響注波互作用效率的前提下可以明顯提高工作帶寬。相對于使用多個行波管的方案，本發明平面多通道慢波結構可以大大減小設備體積。

技術領域

本發明屬于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中的一種平面多通道慢波結構。

背景技術

真空電子器件是一類利用高能電子注與電磁波信號互作用后將高能電子注動能轉化為電磁波能量的功率放大器件，包括行波管、速調管、返波管、回旋管等。慢波結構是行波管的核心部件，其結構決定了行波管的主要工作性能。在慢波結構中，電磁波相速度小于真空中光速。通過合適的電子槍可以將電子束加速到略大于電磁波相速度，此時電子發生切倫科夫輻射，將能量交給電磁波，達到電磁波功率放大的目的，這就是行波管的基本工作原理。行波管在大功率、高頻率微波器件領域有難以取代的優勢。

在近些年來，隨著軍用和民用科技的發展，對高頻率、高功率器件的需求越來越迫切，小型化、高功率、寬頻帶、高效率成為了行波管的主要發展趨勢。隨著工作頻率的提高，慢波結構的尺寸也在逐漸減小，相應的整個慢波結構的功率容量會受到一定限制，并且現如今的精細加工技術的局限性也成為了限制行波管發展的關鍵因素之一。

在高頻率電真空微波器件的發展過程中，高功率、寬頻帶、易于加工一直是研究者所追尋的目標。由于平面加工技術，即電路板刻蝕加工相對較為成熟，易于設計和加工實現，因此平面慢波結構得到關注。

平面慢波結構由金屬慢波線和介質板或介質夾持桿組成，不同以往螺旋線等三維慢波結構，平面金屬慢波線擁有尺寸小、易于散熱、易于加工的優點，同時其色散特性決定了較小的歸一化相速度，這意味著使用較小的工作電壓(5000V甚至更低)就可以實現信號放大。

然而，在現有的平面慢波結構中，工作帶寬和增益不可兼得等問題還沒有得到很好的解決。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種平面多通道慢波結構，以提高平面慢波結構的工作帶寬和增益。

為實現上述發明目的，本發明平面多通道慢波結構，包括：

一片金剛石、硅、或二氧化硅等介質底板；

其特征在于，還包括：

四條傳輸方向相同、依次排列并平行對齊的金屬慢波線，通過蝕刻、焊接等方式加工在介質底板上，這些金屬慢波線具有相同或者相近的工作電壓和增益，使用同一個電子注；

其中，第一、第二條慢波線相同，工作在同一頻段即第一頻段，第一條慢波線的微波輸出端口與第二條慢波線微波輸入端口相連接，第三、第四條慢波線相同，工作在與另一同一頻段即第二頻段，第三條慢波線的微波輸出端口與第四條慢波線微波輸入端口相連接；第一、第二頻段為連續的不同頻段即一個頻段的下限是另一個頻段的上限；

待放大電磁波信號分別同時輸入到第一、三金屬慢波線的微波輸入端口，經過放大的電磁波信號從第二、四金屬慢波線的微波輸出端口輸出，然后合成一路放大的電磁波信號。

本發明的目的是這樣實現的。