[实用新型]基于平面电磁带隙波导的慢波模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于平面电磁带隙波导的慢波模块，属于物理电子学技术领域。

背景技术

电磁带隙结构(在光频领域称为光子带隙(Photonic Band Gap)，在微波领域一般称为电磁带隙(Electromagnetic Band Gap，EBG))是一种人造周期结构，能够在电磁波波长量级上制作器件并限制其中电磁波运行方向。利用金属电磁带隙结构实现谐振腔等功能器件具有非常优良的优点，可以使器件在较大尺寸上工作在S波段。但现有技术一般采用EBG缺陷腔体构造慢波结构，且要求金属格点的直径/周期比在0.4以下才能保证器件的单模工作状态，而较小的直径/周期比将会带来生产工艺上的困难，其Q值也没有大直径/周期比时高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种基于平面电磁带隙波导的慢波模块，采用EBG波导构成慢波结构，能在较大直径/周期比下实现单模工作，有效的提高了器件的Q值，并能提高器件的耦合阻抗。

本实用新型采用如下技术方案：

一种基于平面电磁带隙波导的慢波模块，包括金属电磁带隙波导结构，所述电磁带隙波导结构上设有输入端口和输出端口，所述电磁带隙波导结构包括腔体，在腔体内设有金属隔板、电子注通道及金属柱，其特征在于所述电磁带隙波导结构的波导形状为S型。

本实用新型采用的EBG波导结构，沿其倒格矢方向去除金属柱子，构成线缺陷，在线缺陷的开始和结束处，与金属板上的通孔相连，在电子注传播方向上构成改进耦合腔式电磁波通道，而在电子注传播方向的垂直方向上则构成S形电磁带隙波导。在慢波模块的横向结构上采用EBG结构，利用EBG结构的限模与选频特性，对电磁波进行限模与选频；在纵向结构上利用金属隔板构造慢波。沿波导进行传输的电磁波，其纵向传播速度得到了有效的降低，从而使得电磁波可以在器件中心与输入粒子流进行高效的能量交换，有效的提高了器件的耦合阻抗。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

本实用新型利用EBG波导结构，实现了器件在大直径/周期比下的单模和高耦合阻抗工作。

本实用新型利用电磁带隙结构的周期结构特性，与现有的慢波技术结合，利用电磁带隙结构构造合适的慢波模块，优化原有慢波结构的耦合阻抗特性。

本实用新型采用EBG波导结构结合盘荷波导构成慢波模块(盘荷波导是一种原有的慢波结构，在两个金属板间是空气，金属板沿电子注传播方向排列，与电子注传播方向垂直)，在相同波段下，结构尺寸比原有慢波结构增大，因此具有更好的散热特性；与相同尺寸的原有慢波结构相比，耦合阻抗明显提高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的阐述。

图1是本实用新型慢波模块的结构剖视图；

图2是本实用新型慢波模块的顶视剖面图；

图3是本实用新型采用的波导型电磁带隙结构二维结构示意图；

图4是本实用新型S型EBG波导的线路形成示意图；

图5是本实用新型中电磁带隙结构带隙计算区域示意图；

图6是本实用新型中电磁带隙结构的带隙图；

图7是本实用新型慢波结构在直径/周期比为0.3时的基模模场图；

图8是本实用新型慢波结构在直径/周期比为0.3时的高阶模模场图；

图9是本实用新型在直径/周期比为0.3时的色散曲线和耦合阻抗特性图；

图10是本实用新型在直径/周期比为0.6时的色散曲线和耦合阻抗特性图；

图11是本实用新型在直径/周期比为0.3时最低四阶模场的色散曲线图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型的基于平面电磁带隙波导的慢波模块包括金属电磁带隙波导结构，电磁带隙波导结构上设有输入端口1和输出端口2，电磁带隙波导结构包括腔体5，在腔体5内设有金属隔板6、电子注通道4及金属柱31，电磁带隙波导结构的波导形状为S型。腔体5上设有电子注通道4的电子注入口41和电子注出口42，在金属隔板6上设有窗口61和电磁波通道62。

工作时，电磁波从输入端口1进入到平面一，沿EBG波导电磁波通道62进行传输，再沿平面一与平面二之间的窗口61进入到平面二，窗口61兼做电磁波通道和电子注通道的窗口。以此类推，电磁波最终在输出端口2输出。这样，电磁波在电子注通道4的传播方向上形成慢波，电磁波与电子注在电子注通道4中进行有效的能量交换，从而实现波注互作用。