[發明專利]一種適用于交錯雙柵的階梯型能量耦合結構

有效

• 申請號: 202010645256.3
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111933500B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 金曉林;張曉妍;蔡文勁;黃桃;李斌;楊中海
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01J23/24
• 分類號: H01J23/24;H01J23/16;H01J25/34
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

本發明屬于電真空器件領域，具體涉及一種適用于交錯雙柵的階梯型能量耦合結構。本發明通過階梯化的設計能量耦合結構，用以銜接矩形波導和矩形交錯雙柵慢波結構，在工作頻帶內達到的反射系數達到?20db以下，傳輸系數接近于0，實現了微波信號能量很好地耦合到矩形交錯雙柵慢波結構和從矩形交錯雙柵慢波結構中提取出來的作用。在既能完成主體指標的前提下，相較現有的能量耦合結構大大降低了結構復雜度，從而降低了實際加工的難度以及工藝要求。

技術領域

本發明屬于電真空器件領域，具體涉及一種適用于交錯雙柵的階梯型能量耦合結構。

背景技術

行波管作為目前使用最多的微波真空電子器件，具有高增益、寬頻帶、高效率以及低噪聲和能全天候工作等特點，廣泛應用于雷達、電子對抗、通信、遙感等領域。慢波結構作為行波管實現微波信號的產生及放大的核心部件，決定了該器件的工作性能。常用的慢波結構有螺旋線、耦合腔、折疊波導以及矩形交錯雙柵等。

矩形交錯雙柵作為慢波電路具有高頻損耗小、耦合阻抗高、互作用面積大、散熱性好以及線性工作度好等特性，是一種極具高頻潛力的慢波結構。矩形交錯雙柵慢波結構是由在矩形波導的兩個寬邊分別放置固定交錯位置的矩形柵構成。如果直接由傳統矩形波導連接到矩形交錯雙柵慢波結構，會導致結構的不連續性大，從而造成較大反射。因此在交錯雙柵慢波結構中輸入輸出能量耦合器是不可缺少的一部分，它是將信號匹配輸入互作用電路并將放大后的信號匹配輸出的裝置，其性能會直接影響到整管的性能，如果設計不好會引起嚴重的信號反射。

賴劍強等提出了一種適用于矩形交錯雙柵慢波結構的輸入輸出能量耦合結構，其正視圖如圖1所示。由于該過渡結構尺寸參數較多，而且在高頻工作時尺寸會達到毫米甚至是亞毫米量級，因此這種過渡結構的仿真設計相對困難，同時在加工時對工藝精度的要求很高，結合目前的工藝水平來看，在實際加工上有很大困難。

發明內容

針對上述存在問題或不足，為解決現有交錯雙柵的階梯型能量耦合結構結構復雜導致仿真設計相對困難以及對制造加工和工藝精度要求較高的問題，本發明提供了一種適用于交錯雙柵的階梯型能量耦合結構。

具體技術方案如下：

一種適用于交錯雙柵的階梯型能量耦合結構，其正視圖如圖2所示。

該階梯型能量耦合結構的兩端分別與矩形波導和交錯雙柵慢波結構相連接，作為矩形波導和交錯雙柵慢波結構之間的過渡段。與其相連的矩形波導的寬邊長度為w，窄邊長度為b；與其相連的交錯雙柵慢波結構由一個矩形波導以及矩形波導的寬邊上下兩側交錯排列的矩形柵共同組成，交錯雙柵慢波結構中的矩形波導與適用于交錯雙柵的階梯型能量耦合結構一端連接的矩形波導結構相同；矩形柵和矩形波導的寬邊長度均為w，矩形柵的高度為h，矩形波導窄邊為b，交錯雙柵慢波結構的總高度為2h+b。交錯雙柵慢波結構單周期長度為p，矩形柵之間間隔為g，矩形柵的窄邊長度為p-g。矩形交錯雙柵慢波結構的正視圖如圖3所示，俯視圖如圖4所示。

適用于交錯雙柵的階梯型能量耦合結構，其兩端分別與矩形波導和交錯雙柵慢波結構相連接，作為矩形波導和交錯雙柵慢波結構之間的過渡段。

階梯型能量耦合結構的寬邊長度與矩形波導和交錯雙柵慢波結構的長度一致均為w；窄邊長度即高度，分別與矩形波導和交錯雙柵慢波結構的長度相同，從矩形波導一端至交錯雙柵慢波結構一端呈階梯式的逐漸變大，且其兩端的總高度差為2h；從與交錯雙柵慢波結構相連端開始，窄邊上下兩面的階梯幅度相互對稱，第一階降低的高度為2a1，階梯長度為L1，第二階降低的高度為2a2，階梯長度為L2，第三階降低的高度2a3，階梯長度為L3，最后一段階梯降低高度為2a4，階梯降低的高度總和為2h，即a1+a2+a3+a4＝h。