[發(fā)明專(zhuān)利]一種圓頂梯形交錯(cuò)雙柵慢波結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910795554.8
• 申請(qǐng)日: 2019-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110459453B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣藝;雷文強(qiáng);胡鵬;黃銀虎;宋睿;曾造金;馬喬生;馬國(guó)武;陳洪斌;金曉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01J23/24
• 分類(lèi)號(hào): H01J23/24
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 韓雪

本發(fā)明公開(kāi)了一種圓頂梯形交錯(cuò)雙柵慢波結(jié)構(gòu)，屬于電真空器件技術(shù)領(lǐng)域，其包括分置于上下側(cè)的兩個(gè)起伏部，起伏部主要由若干個(gè)梯形部、圓槽部以及圓頂部所構(gòu)成，若干個(gè)梯形部沿橫向依次間隔排列，相鄰的梯形部通過(guò)圓槽部相過(guò)渡，在平行于橫向方向的縱向截面上，梯形部呈其高沿縱向延伸的等腰梯形，上下兩側(cè)等腰梯形的上底均設(shè)置于其靠近帶狀電子注通道的一側(cè)，圓頂部連接在該等腰梯形的上底上，在橫向上相鄰的兩個(gè)梯形部的下底通過(guò)兩者之間的圓槽部相過(guò)渡。本發(fā)明所提供的一種圓頂梯形交錯(cuò)雙柵慢波結(jié)構(gòu)，在耦合阻抗增大的同時(shí)色散曲線更為平坦，從而有效克服了現(xiàn)有的正弦波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電真空器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種圓頂梯形交錯(cuò)雙柵慢波結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

電真空器件是一種將電子動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電磁波能量的器件。慢波結(jié)構(gòu)是其主要的換能結(jié)構(gòu)，在慢波結(jié)構(gòu)中，電子束與電磁波相互作用，使電磁波信號(hào)得到放大。

慢波結(jié)構(gòu)多種多樣，常見(jiàn)的有折疊波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、正弦波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、矩形交錯(cuò)雙柵結(jié)構(gòu)等，在這幾種慢波結(jié)構(gòu)中，折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)的工作帶寬相對(duì)較寬，但其電子注通道的加工難度較大，在太赫茲頻段的傳輸損耗大、加工較為困難；矩形交錯(cuò)雙柵波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)具有很寬的工作帶寬并且易于加工，但它存在較強(qiáng)的反射和較大的傳輸損耗；而正弦波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)則結(jié)合了折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)與矩形交錯(cuò)雙柵波導(dǎo)兩種慢波結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，具有反射小、傳輸損耗低且易于加工的優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是一種很有潛力的太赫茲慢波結(jié)構(gòu)。

在《正弦波導(dǎo)高頻特性分析》(《物理學(xué)報(bào)》2014年，63卷，4號(hào)，044101-1，044101-11頁(yè)，作者:謝文球、王自成等)一文中，公開(kāi)了一種如圖1、圖2所示的正弦波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)。然而，這種慢波結(jié)構(gòu)在電磁波傳輸方向上的電場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)較弱，因而其耦合阻抗較小，從而導(dǎo)致其所應(yīng)用的行波管具有輸出功率較小、互作用效率較小、增益較低和飽和互作用長(zhǎng)度較長(zhǎng)等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

綜上所述，本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題為：提供一種圓頂梯形交錯(cuò)雙柵慢波結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的正弦波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)相比，可有效解決傳統(tǒng)的正弦波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)所存在的橫向電場(chǎng)較弱、耦合阻抗低等問(wèn)題，并提高和改善其色散性能。

而本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：

一種圓頂梯形交錯(cuò)雙柵慢波結(jié)構(gòu)，包括有分置于上下兩側(cè)的上柵部和下柵部，所述上柵部和下柵部均設(shè)置有沿橫向延伸且順著橫向周期性上下起伏的起伏部，上下兩側(cè)的起伏部錯(cuò)開(kāi)半個(gè)起伏周期相對(duì)排布，上下兩側(cè)起伏部的寬均為a，而上下兩側(cè)起伏部對(duì)應(yīng)位置之間的間距均為b，上側(cè)起伏部的最低端高于下側(cè)起伏部的最高端，且高度差為hb，從而在兩者間構(gòu)成高度為hb、寬度為a的帶狀電子注通道，所述起伏部主要由若干個(gè)梯形部、圓槽部以及圓頂部所構(gòu)成，若干個(gè)所述梯形部沿橫向依次間隔排列，而在橫向上相鄰兩個(gè)梯形部之間通過(guò)圓槽部過(guò)渡；在平行于橫向方向的縱向截面上，所述梯形部呈其高沿縱向延伸的等腰梯形，所述等腰梯形的上底長(zhǎng)為c，下底長(zhǎng)為d，高為h，上下兩側(cè)等腰梯形的上底均設(shè)置于其靠近帶狀電子注通道的一側(cè)，所述圓頂部連接在該等腰梯形的上底上，所述圓頂部呈半徑為r的半圓狀，且其圓心位于該等腰梯形的上底中點(diǎn)處，而圓槽部則呈半徑同為r的半圓狀，在橫向上相鄰的兩個(gè)梯形部的下底通過(guò)兩者之間的圓槽部的內(nèi)邊相連接，并相對(duì)于圓槽部的圓心相對(duì)稱(chēng)。

進(jìn)一步的，0＜2hb≤b。

進(jìn)一步的，c≤2r≤hb。

進(jìn)一步的，2r＝c。

進(jìn)一步的，a＝0.77mm，b＝0.57mm，hb＝0.14mm，c＝0.1mm，d＝0.36mm，h＝0.33mm，而r＝0.05mm。

進(jìn)一步的，所述起伏部采用銑削的方式加工成型。

本發(fā)明還提供了一種行波管，包括如上所述的一種圓頂梯形交錯(cuò)雙柵慢波結(jié)構(gòu)。