專利名稱：曲折加脊矩形槽波導慢波線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于微波真空電子器件技術領域，具體涉及行波管的注-波互作用器件一慢波線。
背景技術：
行波管在軍用和民用雷達、通信、電子對抗等眾多領域具有突出的應用地位，而慢波結構(慢波線)則是行波管中對性能起決定性影響的關鍵部件。目前行波管在輸出功率和工作帶寬上存在嚴重的矛盾，螺旋線及其變形一類慢波線行波管具有很寬的帶寬，但輸出功率受散熱條件限制而相對較??；而耦合腔、梯形線類慢波線行波管由于是全金屬結構， 功率容量一般可比螺旋線類行波管高一個數(shù)量級以上，但其相對帶寬卻只有10%左右，遠比螺旋線窄。因此尋找既具有大的功率容量，又具有比耦合腔慢波線帶寬更寬的新型慢波線成為各國學者努力的方向。矩形槽波導，可以看成是由矩形波導沿寬邊(E面)中心對稱面剖開，各取其一半作為槽波導上、下金屬板上的槽的形狀在分別在上、下金屬板上開槽，并使上、下金屬板間隔一定距離而形成。矩形槽波導由于上、下金屬板之間的間隔形成的電子注通道允許通過大尺寸電子注，包括帶狀電子注，使得行波管工作電流顯著增加，因此用它制作的行波管功率容量大，工作帶寬比耦合腔行波管寬；同時矩形槽波導克服了普通矩形波導在尺寸和損耗方面的不足，具有尺寸大、損耗小，單模工作頻率范圍寬等優(yōu)點，因而特別適合在毫米波、 亞毫米波波段應用。將矩形槽波導順槽的縱向進行周期性來回折彎，就形成曲折矩形槽波導慢波線， 如圖1所示，它同樣具有槽波導的上述優(yōu)點；同時由于曲折矩形槽波導慢波線的注-波互作用通道被加工成曲折形狀，使得同樣性能要求下慢波線整體體積大大縮小。即便是曲折矩形槽波導慢波線相比普通矩形波導慢波線、曲折矩形波導慢波線、 甚至是矩形槽波導慢波線均具有優(yōu)勢，但在信號頻率進一步提高，尤其是進入亞毫米波、甚至是太赫茲波段后，曲折矩形槽波導慢波線仍然面臨器件尺寸、加工精度等方面的極限挑戰(zhàn)。因此，在現(xiàn)有曲折矩形槽波導慢波線器件尺寸條件下，如何進一步提高行波管的工作帶寬，如何進一步提高行波管的增益和效率，成為有待解決的技術問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種曲折加脊矩形槽波導慢波線，在相同的尺寸條件下相比現(xiàn)有的曲折槽波導慢波線具有更寬的工作帶寬、更高的耦合阻抗，從而更有利于行波管帶寬的增加、 增益和效率的提高。本發(fā)明技術方案如下曲折加脊矩形槽波導慢波線，如圖2、3所示，包括相互平行的上金屬板3和下金屬板4，上、下金屬板之間通過位于上、下金屬板長邊邊緣位置的側壁7支撐并固定在一起。所述兩塊金屬板上均具有曲折槽，所述曲折槽的截面形狀與矩形單脊波導或矩形雙脊波導的截面沿波導寬邊(E面)中心線剖開后的半截面形狀(分別如圖3、4所示)相同，所述曲折槽由系列彎曲槽部分(圖2中標記5或圖3中標記8所示)和直槽部分(圖2和圖3中標記6所示)交替首尾連接而成，且上、下金屬板的曲折槽相對于上、下金屬板之間的中心平面呈鏡面對稱。上述技術方案中，所述曲折槽的彎曲槽部分可以是U形彎曲槽(圖2中標記5所示)或是直角彎曲槽(圖3中標記8所示)；所述側壁7材料為金屬材料、絕緣材料或者微波吸收材料。本發(fā)明提供的曲折加脊矩形槽波導慢波線，相當于在現(xiàn)有的曲折矩形槽波導慢波線的曲折矩形槽中沿波導寬邊(E面)加載矩形單脊或雙脊而成，也相當于將矩形單脊波導或雙脊波導沿波導寬邊(E面)中心對稱面剖開，各取其一半作為槽波導上、下金屬板上的槽的形狀構成單脊波導形槽波導或雙脊波導形槽波導，然后順槽的縱向?qū)共▽尾鄄▽нM行周期性來回折彎，從而形成曲折加脊矩形槽波導慢波線。由于槽波導上、下金屬板3和4之間本身存在有間隔，形成自然的電子注通道，因此曲折加脊矩形槽波導慢波線無需再專門加工電子注通道。矩形脊波導具有比普通矩形波導寬得多的工作頻率范圍。普通標準矩形波導的工作頻率范圍只有1.5 1(最高工作頻率與最低工作頻率的比值)，而矩形脊波導，不論是矩形單脊波導還是矩形雙脊波導，工作頻率范圍可以達到3. 6 1，是普通矩形波導的一倍多。另一方面，由于脊波導中脊的存在，使波導中的基模電場在脊所在位置得到壓縮，電場更為集中，電場強度得到大大增強，因此，如果讓電子注在脊的中心位置通過，就可以使電子注與場發(fā)生更為強烈的相互作用，這就意味著提高了耦合阻抗。因此，本發(fā)明將曲折矩形槽波導的曲折槽的截面形狀由矩形改成加脊矩形，能夠使慢波線的工作帶寬進一步拓寬， 耦合阻抗得到顯著提高，從而更有利于行波管帶寬的增加，增益和效率的提高。本發(fā)明提供的曲折加脊矩形槽波導慢波線既具有曲折槽波導慢波線的優(yōu)越性，又具有脊波導的優(yōu)點，因此，是一種功率容量更大，工作帶寬更寬的新型慢波線，在相同的尺寸條件下相比現(xiàn)有的曲折槽波導慢波線具有更寬的工作帶寬、更高的耦合阻抗，從而更有利于行波管帶寬的增加、增益和效率的提高。本發(fā)明可以在一定程度上克服行波管功率與帶寬之間的矛盾，特別適合在更高頻率波段(亞毫米波段、甚至是太赫茲波段)行波管中應用。


圖1是曲折矩形槽波導慢波線結構示意圖。圖2是本發(fā)明提供的曲折加脊矩形槽波導慢波線結構示意圖之一。圖3是本發(fā)明提供的曲折加脊矩形槽波導慢波線結構示意圖之二。圖4是矩形單脊波導截面示意圖。圖5是矩形雙脊波導截面示意圖。圖6是實際加工的曲折矩形槽波導慢波線中的一個金屬板結構示意圖，另一個金屬板與它完全對稱。圖1至圖6中，3是上金屬板，4是下金屬板，5是U形彎曲槽，6是曲折槽的直槽部分，7是側壁，8是直角彎曲槽。
具體實施例方式曲折加脊矩形槽波導慢波線，如圖2、3所示，包括相互平行的上金屬板3和下金屬板4，上、下金屬板之間通過位于上、下金屬板長邊邊緣位置的側壁7支撐并固定在一起。所述兩塊金屬板上均具有曲折槽，所述曲折槽的截面形狀與矩形單脊波導或矩形雙脊波導的截面沿波導寬邊(E面)中心線剖開后的半截面形狀(分別如圖3、4所示)相同，所述曲折槽由系列彎曲槽部分(圖2中標記5或圖3中標記8所示)和直槽部分(圖2和圖3中標記6所示)交替首尾連接而成，且上、下金屬板的曲折槽相對于上、下金屬板之間的中心平面呈鏡面對稱。圖6給出了一種實際加工的曲折矩形槽波導慢波線中的一個金屬板結構示意圖， 該圖所示為下金屬板4結構，上金屬板與它完全對稱，兩塊金屬板相向合起來并加上側壁7 就構成完整的曲折加脊矩形槽波導慢波線；其中曲折槽的彎曲槽部分為U形彎曲槽。實際加工時，槽是在具有一定厚度的金屬板上挖出來的，因此整體性好，散熱強，又有足夠的強度。支撐并固定上、下金屬板的側壁7采用氧化鈹陶瓷或氧化鈹衰減瓷，與上、下金屬板焊接在一起。
權利要求
1.曲折加脊矩形槽波導慢波線，包括相互平行的上金屬板( 和下金屬板G)，上、下金屬板之間通過位于上、下金屬板長邊邊緣位置的側壁(7)支撐并固定在一起；其特征在于，所述兩塊金屬板上均具有曲折槽，所述曲折槽的截面形狀與矩形單脊波導或矩形雙脊波導的截面沿波導寬邊中心線剖開后的半截面形狀相同，所述曲折槽由系列彎曲槽部分和直槽部分交替首尾連接而成，且上、下金屬板的曲折槽相對于上、下金屬板之間的中心平面呈鏡面對稱。
2.根據(jù)權利要求1所述的曲折加脊矩形槽波導慢波線，其特征在于，所述曲折槽的彎曲槽部分為U形彎曲槽(5)。
3.根據(jù)權利要求1所述的曲折加脊矩形槽波導慢波線，其特征在于，所述曲折槽的彎曲槽部分為直角彎曲槽(8)。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的曲折加脊矩形槽波導慢波線，其特征在于，所述側壁 (7)材料為金屬材料、絕緣材料或者微波吸收材料。
全文摘要
曲折加脊矩形槽波導慢波線，屬于微波真空電子器件領域。包括相互平行的兩塊金屬板，上、下金屬板之間由側壁支撐并固定在一起；兩塊金屬板上均具有曲折槽，曲折槽的截面形狀與矩形單脊波導或矩形雙脊波導的截面沿波導寬邊中心線剖開后的半截面形狀相同，曲折槽由系列彎曲槽部分和直槽部分交替首尾連接而成，且上、下金屬板的曲折槽相對于上、下金屬板之間的中心平面呈鏡面對稱。本發(fā)明提供的曲折加脊矩形槽波導慢波線既具有曲折槽波導慢波線的優(yōu)越性，又具有脊波導的優(yōu)點，因此，是一種功率容量更大，工作帶寬更寬的慢波線，在相同的尺寸下相比現(xiàn)有的曲折槽波導慢波線具有更寬的工作帶寬、更高的耦合阻抗，從而更有利于行波管帶寬的增加、增益和效率的提高。
文檔編號H01J23/24GK102306599SQ20111022952
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月11日 優(yōu)先權日2011年8月11日
發(fā)明者唐濤, 宮玉彬, 岳玲娜, 徐進, 王文祥, 趙國慶, 魏彥玉 申請人:電子科技大學