本發(fā)明屬于微波電真空領(lǐng)域，具體涉及一種用于行波管大功率輸出的慢波結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

行波管是微波技術(shù)領(lǐng)域的一種非常重要的真空電子管。由于行波管具有高功率、寬頻帶、動(dòng)態(tài)范圍大、低噪聲、高增益等優(yōu)良特性，被廣泛地應(yīng)用于雷達(dá)、通信、電視、廣播、遙測(cè)、電子對(duì)抗等各種電子設(shè)備中。

目前，為了適應(yīng)不同應(yīng)用的要求，行波管已經(jīng)發(fā)展成一個(gè)大家族，以慢波結(jié)構(gòu)劃分，現(xiàn)在研制比較多的行波管有二種：螺旋線行波管——該類管子行波管帶寬最寬，因受返波振蕩限制，螺旋線電壓不能過高，因此脈沖功率較低；因散熱的限制，平均功率較低。耦合腔行波管——該類管子慢波結(jié)構(gòu)是全金屬結(jié)構(gòu)，散熱好，工作電壓高，輸出功率因此較大，但是帶寬較窄。

在整個(gè)行波管結(jié)構(gòu)中，慢波結(jié)構(gòu)有著很重要的地位。因?yàn)樗菍?shí)現(xiàn)注-波互作用的場(chǎng)所，即電磁場(chǎng)對(duì)電子注實(shí)現(xiàn)調(diào)制，調(diào)制電子注交出直流能量放大高頻場(chǎng)的機(jī)構(gòu)。為了達(dá)到良好的注-波互作用的效果，必須使得電子注的軸向行進(jìn)速度要基本相同，以便電子注與高頻場(chǎng)能持續(xù)有效地相互作用交換能量，所以在其工作頻率范圍內(nèi)，耦合阻抗曲線不能過低。

傳統(tǒng)的螺旋線行波管夾持桿材料一般是氧化鈹，夾持桿截面形狀一般有扇形、”T”字形和矩形等，如圖1所示的正是夾持桿截面為扇形的螺旋線慢波結(jié)構(gòu)。由于螺旋線行波管的慢波結(jié)構(gòu)尺寸較小，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，所以很難加工，這阻礙了螺旋線行波管在軍工、航天領(lǐng)域的發(fā)展。

設(shè)計(jì)一種散熱好、工作電壓高、容易加工、帶寬較寬的慢波結(jié)構(gòu)，是解決行波管大功率輸出的關(guān)鍵步驟。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明在螺旋線慢波結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出一種用于行波管大功率輸出的慢波結(jié)構(gòu)，該慢波結(jié)構(gòu)具有良好的高頻特性，可有效提高行波管的輸出功率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于行波管大功率輸出的慢波結(jié)構(gòu)，包括圓筒形金屬外殼、設(shè)置于外殼內(nèi)的若干同心金屬圓環(huán)、以及固定金屬圓環(huán)的支撐結(jié)構(gòu)。其特征在于：所述金屬圓環(huán)為開口圓環(huán)，其開口位于支撐結(jié)構(gòu)的對(duì)側(cè)；

所述相鄰兩個(gè)金屬圓環(huán)的支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置于對(duì)稱的兩側(cè)，即經(jīng)過平移和繞中心旋轉(zhuǎn)180度彼此得到；

所述支撐結(jié)構(gòu)為金屬材料；

所述支撐結(jié)構(gòu)截面為扇形、“T”字形、或者矩形；

所述金屬圓環(huán)開口處截面為扇形、“T”字形、或者矩形。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提出的一種用于行波管大功率輸出的慢波結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)采用金屬材料，可一定程度上起到散熱的功能。在工作頻率范圍內(nèi)，此慢波結(jié)構(gòu)的耦合阻抗曲線相比螺旋線慢波結(jié)構(gòu)大得多，說明其能較好地、有效地相互作用交換能量。并且在一定程度上解決了一般慢波結(jié)構(gòu)耦合阻抗太小的問題。本發(fā)明的慢波結(jié)構(gòu)容易加工，很好的改善了帶寬較寬的行波管大功率輸出的問題，這使得行波管的應(yīng)用范圍擴(kuò)大。

附圖說明

圖1是螺旋線慢波結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3(a)是在工作頻率32GHz～36GHZ內(nèi)，實(shí)施例和螺旋線慢波結(jié)構(gòu)色散隨頻率變化而變化的曲線；圖3(b)在工作頻率32GHz～36GHZ內(nèi)，實(shí)施例和螺旋線慢波結(jié)構(gòu)耦合阻抗隨頻率變化而變化的曲線。

附圖標(biāo)號(hào)說明：1.金屬外殼；2.金屬圓環(huán)；3.支撐結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例為一種用于行波管大功率輸出的慢波結(jié)構(gòu)在Ka波段的設(shè)計(jì)應(yīng)用。

本實(shí)施例所述的慢波結(jié)構(gòu)包括圓筒形金屬外殼、設(shè)置于外殼內(nèi)的若干同心開口金屬圓環(huán)、以及固定金屬圓環(huán)的支撐結(jié)構(gòu)，相鄰兩個(gè)金屬圓環(huán)的支撐結(jié)構(gòu)設(shè)置于對(duì)稱的兩側(cè)。

支撐結(jié)構(gòu)的材料為金屬銅，其截面為扇形，厚度為0.25mm，角度為18°。金屬外殼內(nèi)徑為0.80mm，厚度為0.20mm。同心金屬圓環(huán)材料為金屬銅，其內(nèi)徑為0.30mm，厚度為0.25mm，兩個(gè)同心金屬圓環(huán)之間的距離為0.30mm，金屬圓環(huán)與外殼內(nèi)壁之間的距離為0.15mm，金屬圓環(huán)開口截面為扇形，開口角度為18°。

利用三維電磁仿真軟件CST對(duì)本發(fā)明實(shí)施例(如圖2所示)和同尺寸的螺旋線慢波結(jié)構(gòu)(如圖1所示)進(jìn)行仿真，獲得高頻特性參數(shù)曲線并對(duì)比，如圖3所示。從圖3可以看出：在頻率32GHz～36GHz范圍內(nèi)，實(shí)施例的色散比螺旋線慢波結(jié)構(gòu)的色散大，說明了實(shí)施例工作所需的工作電壓比螺旋線慢波結(jié)構(gòu)大，實(shí)施例的耦合阻抗比螺旋線慢波結(jié)構(gòu)的耦合阻抗大，說明在頻率32GHz～36GHz范圍內(nèi)，電子注與高頻場(chǎng)能持續(xù)有效地相互作用交換能量。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。