[發(fā)明專利]用于帶狀注器件的耦合器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010216029.9
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111293396A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 舒國響;鄧浚哲;何文龍;黃智捷;林舉建;陳立堅
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號: H01P5/12
• 分類號: H01P5/12;H01P5/20;H01J23/36
• 代理公司: 深圳中一聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44414
• 代理人: 李艷麗

本申請適用于真空電子技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種用于帶狀注器件的耦合器，包括主波導(dǎo)、副波導(dǎo)、連接所述主波導(dǎo)和所述副波導(dǎo)的單耦合分支波導(dǎo)、金屬擋板、傾斜短路面以及Bragg反射腔；所述主波導(dǎo)的第一端為所述耦合器的輸入端口，所述主波導(dǎo)的第二端為所述耦合器的隔離端口；所述副波導(dǎo)的第一端為所述耦合器的輸出端口，所述副波導(dǎo)的第二端與所述傾斜短路面連接；所述Bragg反射腔加載在所述主波導(dǎo)下方；所述金屬擋板加載在所述副波導(dǎo)的第二端，并靠近所述傾斜短路面。能夠解決帶狀注器件耦合器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大、工作頻帶窄等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于真空電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于帶狀注器件的耦合器。

背景技術(shù)

毫米波/太赫茲波的頻率范圍位于微波和紅外線之間，綜合了電子學(xué)和光子學(xué)的許多優(yōu)越特性，其中包含波長短、頻率高、帶寬寬等，在通信、雷達(dá)探測、安檢成像、生物醫(yī)療、食品檢測等方面具有良好的應(yīng)用前景。基于帶狀電子注的行波管/返波管是一種非常重要的毫米波/太赫茲波放大器/振蕩器。和傳統(tǒng)圓形電子注相比，帶狀電子注具有電子注橫截面面積大、電流密度低等優(yōu)點。和帶狀電子注相匹配的慢波結(jié)構(gòu)具有二維平面特性，利于加工。由于上述優(yōu)點，近年來，帶狀注器件受到了廣泛研究。

輸入/輸出耦合器是帶狀注器件的核心部件之一，其性能好壞直接影響整管性能，比如功率、增益和穩(wěn)定性等。輸入耦合器負(fù)責(zé)注波匯合，電磁波從輸入端口輸入，電子槍發(fā)射的帶狀電子注從隔離端口饋入。注波在輸入耦合器匯合，并一起傳輸至慢波結(jié)構(gòu)進(jìn)行注波互作用。輸出耦合器負(fù)責(zé)注波分離，電磁波通過輸出耦合器輸出至負(fù)載，互作用后的帶狀電子注通過收集極進(jìn)行收集。一個性能優(yōu)良的輸入輸出耦合器應(yīng)具有以下特點：工作頻帶寬、耦合系數(shù)高、隔離特性好、反射系數(shù)低和易于加工。

近年來，多種帶狀注器件的輸入輸出耦合器被研究，在期刊論文“Theoreticalanalysisand design optimization of wideband input/output branch waveguidecouplersfor a sheet beam traveling wave tube”(Journal of ElectromagneticWaves and Applications,54(3):2002-2013(2015))，作者：G.X.Shu*,J.X.Wang,G.Liu,Y.Zheng,L.Y.Yang,and Y.Luo)一文中，提出了一種多分支波導(dǎo)耦合的輸入輸出耦合器。反射系數(shù)和隔離系數(shù)低于-15dB且耦合系數(shù)大于-0.3dB的帶寬為13.6GHz(相對帶寬為30.7％)。雖然該耦合器具有很寬的工作頻帶，但是當(dāng)工作頻率上升至太赫茲波段時，由于該耦合器采用了多分支波導(dǎo)耦合結(jié)構(gòu)，每個分支波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)尺寸將會很少，其加工難度將會非常大。在中國發(fā)明專利(《一種帶狀注器件的曲線耦合輸入輸出裝置》，專利申請?zhí)枺?01510241142.1，作者：王建勛，楊利亞，劉國，舒國響，羅勇。)中，提出了一種H-面曲線耦合的輸入輸出耦合器。該耦合由于采用單孔耦合，降低了加工難度。然而，該耦合器的工作帶寬不夠?qū)挕脑搶＠膶嵤├o出的數(shù)據(jù)可知：該耦合器工作在W頻段(75-110GHz，中心頻率95GHz)，1-dB傳輸帶寬為23.2GHz(相對帶寬為24.4％)，另外，曲線輪廓的耦合結(jié)構(gòu)加工難度大、加工成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種用于帶狀注器件的耦合器，解決了上述背景技術(shù)中提到的耦合器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大、工作頻帶窄等問題。

本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種用于帶狀注器件的耦合器，包括主波導(dǎo)、副波導(dǎo)、連接所述主波導(dǎo)和所述副波導(dǎo)的單耦合分支波導(dǎo)、金屬擋板、傾斜短路面以及Bragg反射腔；所述主波導(dǎo)的第一端為所述耦合器的輸入端口，所述主波導(dǎo)的第二端為所述耦合器的隔離端口；所述副波導(dǎo)的第一端為所述耦合器的輸出端口，所述副波導(dǎo)的第二端與所述傾斜短路面連接；所述Bragg反射腔加載在所述主波導(dǎo)下方；所述金屬擋板加載在所述副波導(dǎo)的第二端，并靠近所述傾斜短路面。