專利名稱：一種起伏狀波導慢波結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于真空電子技術領域，涉及適合工作在太赫茲波段的行波管的慢波結 構。
背景技術：
太赫茲波段的研究是當前電磁學和光學領域的前沿熱點。但由于缺乏合適的太赫 茲功率源，使得太赫茲波段的電磁頻譜開發(fā)仍是空白。真空電子器件在實現(xiàn)大功率太赫茲 源上具有很大潛力。行波管是真空電子技術領域內(nèi)最為重要的一類微波源，具有大功率、高 效率、高增益、寬頻帶和長壽命的特點，廣泛應用于雷達、制導、衛(wèi)星通信、微波遙感、輻射測 量等領域，其性能直接決定著裝備的水平。行波管的核心部件是慢波結構。常用的慢波結 構有螺旋線、耦合腔、曲折波導和矩形柵波導等。目前在IOOGHz以上的太赫茲波段，曲折波導和矩形柵波導為主要研究的結構。由 于工作波長越短，慢波結構尺寸越小，即尺寸共渡效應，使得這些結構在太赫茲波段工作時 的高頻損耗大、反射強等。還有，曲折波導的電子注通道的加工更是存在很大困難；矩形柵 波導的輸入輸出結構很難設計。種種困難使得現(xiàn)有的太赫茲功率源開發(fā)成本高、周期長，離 實用化還有很大距離。因此，尋找性能優(yōu)良的適合工作在太赫茲波段的慢波結構，就顯得特 別迫切。

發(fā)明內(nèi)容
為了尋找性能優(yōu)良的適合工作在太赫茲波段的慢波結構，本發(fā)明提出了一種起伏 狀波導慢波結構。本發(fā)明所采用的技術方案是一種起伏狀波導慢波結構，如圖1所示，由寬邊尺寸為a、窄邊尺寸為b的常規(guī)矩形 波導變形而成；所述起伏狀波導慢波結構的E面(即電場面)呈周期性波浪起伏狀，所述起 伏狀波導慢波結構的H面(即磁場面)為平面，E面和H面的交叉輪廓線為周期性變化的 波浪線；所述周期性變化的波浪線的周期長度為P，起伏高度h為矩形波導窄邊尺寸b與電 子注通道高度hb的差。上述技術方案中，所述周期性變化的波浪線為正弦曲線、余弦曲線、三角波形曲線 或半圓弧形曲線。本發(fā)明提供的起伏狀波導慢波結構，也可理解為寬邊尺寸為a、窄邊尺寸為b的常規(guī)矩形波導，以常規(guī)矩形波導的軸心為中心線， 沿E面1法線方向周期性上下?lián)u擺而成；擺動時應保持橫截面一致。其擺動輪廓線2 (即E 面和H面的交叉輪廓線)為周期性變化的正弦曲線、余弦曲線、三角波形曲線或半圓弧形曲 線；擺動幅度h為矩形波導窄邊尺寸b減去矩形電子注通道高度hb ；曲線周期ρ即為慢波 結構的一個完整周期長度。本發(fā)明的工作原理可以描述為3
帶狀電子注從矩形電子注通道穿過起伏狀波導慢波結構，當電子注的速度與起伏 狀波導慢波結構中的高頻縱向電場分量的某一次空間諧波的相速同步時，便發(fā)生相互作 用，形成群聚的電子注，從而實現(xiàn)高頻信號功率的放大。本發(fā)明的有益效果是(1)主體結構非常簡單，僅由常規(guī)矩形波導沿E面(電場面)變形而成，不再需要 加工額外的電子注通道，加工難度較低。(2)慢波結構縱向橫截面均勻，該均勻性使得慢波結構中高頻場的工作模式純正， 高頻損耗低，反射小；同時可使慢波結構的“冷”帶寬得到極大展寬，如圖2所示，“冷”帶寬 為 200GHz。(3)輸入輸出裝置簡單。(4)適合于利用帶狀電子注工作，可提高工作電流，增大輸出功率。


圖1是本發(fā)明提供的起伏狀波導慢波結構的結構示意圖。圖2是本發(fā)明提供的起伏狀波導慢波結構的色散曲線圖。
具體實施例方式一種起伏狀波導慢波結構，如圖1所示，由寬邊尺寸為a、窄邊尺寸為b的常規(guī)矩形 波導變形而成；所述起伏狀波導慢波結構的E面(即電場面)呈周期性波浪起伏狀，所述起 伏狀波導慢波結構的H面(即磁場面)為平面，E面和H面的交叉輪廓線為周期性變化的 波浪線；所述周期性變化的波浪線的周期長度為P，起伏高度h為矩形波導窄邊尺寸b與電 子注通道高度hb的差。上述技術方案中，所述周期性變化的波浪線為正弦曲線、余弦曲線、三角波形曲線 或半圓弧形曲線。設定如下具體尺寸常規(guī)矩形波導寬邊a為770微米，窄邊b為350微米，周期長 度P為460微米，起伏高度h為200微米，電子注通道高度hb為150微米；得到一個具體的 起伏狀慢波結構，然后利用三維電磁仿真軟件Ansoft HFSS 11對上述慢波結構進行計算， 獲得色散曲線，如圖2所示。從圖2中可知起伏狀波導慢波結構在上述結構尺寸參數(shù)下的 “冷”帶寬為200GHz，完全適合于工作在太赫茲波段的行波管。
權利要求
1.一種起伏狀波導慢波結構，由寬邊尺寸為a、窄邊尺寸為b的常規(guī)矩形波導變形而 成；所述起伏狀波導慢波結構的E面呈周期性波浪起伏狀，所述起伏狀波導慢波結構的H面 為平面，E面和H面的交叉輪廓線為周期性變化的波浪線；所述周期性變化的波浪線的周期 長度為P，起伏高度h為矩形波導窄邊尺寸b與電子注通道高度hb的差。
2.根據(jù)權利要求1所述的起伏狀波導慢波結構，其特征在于，所述周期性變化的波浪 線為正弦曲線。
3.根據(jù)權利要求1所述的起伏狀波導慢波結構，其特征在于，所述周期性變化的波浪 線為余弦曲線。
4.根據(jù)權利要求1所述的起伏狀波導慢波結構，其特征在于，所述周期性變化的波浪 線為三角波形曲線。
5.根據(jù)權利要求1所述的起伏狀波導慢波結構，其特征在于，所述周期性變化的波浪 線為半圓弧形曲線。
全文摘要
一種起伏狀波導慢波結構，屬于真空電子技術領域。本發(fā)明由寬邊尺寸為a、窄邊尺寸為b的常規(guī)矩形波導變形而成；所述起伏狀波導慢波結構的E面呈周期性波浪起伏狀，所述起伏狀波導慢波結構的H面為平面，E面和H面的交叉輪廓線為周期性變化的波浪線；所述周期性變化的波浪線的周期長度為p，起伏高度h為矩形波導窄邊尺寸b與電子注通道高度hb的差。本發(fā)明具有主體結構簡單、易于加工；高頻損耗低、反射小；頻帶寬，適合利用帶狀電子注工作等特點，完全適合于工作在太赫茲波段的行波管，是一種極有應用潛力的新型慢波結構。
文檔編號H01J25/34GK102054644SQ201010585458
公開日2011年5月11日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權日2010年12月13日
發(fā)明者劉洋, 宮玉彬, 殷海榮, 沈飛, 王文祥, 許雄, 魏彥玉, 黃民智 申請人:電子科技大學