[实用新型]包含多渐变段的螺旋线行波管的慢波结构及其高频结构

说明书

技术领域

本实用新型属于电子元器件中的微波电子管领域，涉及一种包含多渐变段的螺旋线行波管的慢波结构及其高频结构。

背景技术

毫米波螺旋线行波管具有高效率、高增益、大功率和宽频带的特点，在卫星通信、雷达和电子对抗等领域得到了广泛的应用。空间行波管作为功率放大器的核心部件，其各项性能指标需要有较大的提升，进而适应高分辨率雷达探测技术和高速率通信技术的发展需求。

当采用常规的双渐变螺旋线慢波结构来提高双频段Ka波段(33GHz～36GHz)/Q波段(43.5GHz～46.5GHz)行波管的电子效率时，在两个频段均出现了返波振荡，严重影响了行波管工作的稳定性；当行波管在饱和状态工作时，输出功率较高，但此时的线性度较差，会使多载波信号产生交调成分，导致交调失真和邻道干扰现象的发生，影响整个通信系统的性能。

针对行波管存在的大功率返波振荡和线性度差等问题开展了相应的研究，目前应用最多的是采用动态相速渐变/跳变技术，总的说来，目前的研究主要从抑制大功率行波管返波振荡或者提高行波管的线性度这两个方面单独进行，并没有一个综合的方案将二者同时结合起来加以改进，目前设计出来的螺旋线行波管的慢波结构仅仅适用于Ka波段或Q波段的单频段，工作带宽不够宽，不能满足双频段空间行波管的发展需求。因此仍然存在如下技术问题亟待解决：提出一种大功率双频段毫米波螺旋线行波管慢波结构，实现同时抑制返波振荡和保持良好的线性度，并且还具有较高的电子效率和输出功率。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供了一种包含多渐变段的螺旋线行波管的慢波结构及其高频结构，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本实用新型的一个方面，提供了一种包含多渐变段的螺旋线行波管的慢波结构，包括：输入端100，其间设置有输入端渐变段，此部分经过电子的速度调制和密度调制在输入端100的末端实现电子群聚，建立增长波；输出端200，包括：相速增加段210，对电子相位进行正补偿并对输入端的群聚电子继续进行群聚；相速渐变段220，连接相速增加段210与相速降低段230，设置有至少两个具有不同斜率的分渐变段；以及相速降低段230，将电子注的能量交给电磁场，完成能量输出；切断300，设置于输入端100与输出端200之间，其切断反馈途径；以及衰减器400，包括：主衰减器410，位于切断300的两侧，切断反馈途径；以及副衰减器420，位于输入端100内部，其吸收反射波和返波功率。

在本实用新型的一个实施例中，具有不同斜率的分渐变段满足如下条件：各个分渐变段斜率的绝对值沿纵向逐渐递减。

在本实用新型的一个实施例中，输出端的相速渐变段中各个分渐变段的轴向长度相等。

在本实用新型的一个实施例中，输入端渐变段为第一类输入端渐变段120，其采用斜坡结构，输入端100包括三个部分：AB段、BC段以及CD₁段，其中BC段为斜坡，其螺距为P1，满足如下关系式：

P1＝1.035P0

其中，P0表示基准螺距，大小等于AB段的螺距；A、B、C、D₁表示包含多渐变段的螺旋线行波管的慢波结构各个部分的节点；

输入端100各部分的螺距分布对应的轴向长度L1，L2和L3均小于输入端100的返波起振长度；输入端100的总长度介于0.4len～0.5len之间，其中，len表示该慢波结构的总长度。

在本实用新型的一个实施例中，输入端渐变段为第二类输入端渐变段140，该第二类输入端渐变段包含至少一个凸起。

在本实用新型的一个实施例中，输入端渐变段包括一个凸起结构，该凸起结构为矩形，包括三个部分：KL段、MN段以及OD₁段，其对应的螺距分别为：P6，P7，P6，轴向长度分别为：L7，L8，L9，满足如下关系式：

P6＝1.017P0，P7＝1.034P0，L7＝0.1len，L8＝0.0065len，L9＝0.175len

其中，K、L、M、N、O表示包含多渐变段的螺旋线行波管的慢波结构各个部分的节点。

在本实用新型的一个实施例中，相速增加段210内设置有一凹槽结构，该凹槽部分包括三个部分：D₂E段、EF段以及FG段，D₂E段和FG段的螺距为P2，对应轴向长度分别为L4和L6，EF段的螺距为P3，对应轴向长度为L5，其满足如下关系式：