[发明专利]一种两侧介质杆夹持双电子注周期曲折金属线慢波结构

说明书

本发明公开了一种两侧介质杆夹持双电子注周期曲折金属线慢波结构，涉及平面行波管慢波结构领域；其包括金属腔体、焊接在金属腔体一端的阴极电子发射体以及设置在金属腔体上的慢波结构本体，所述慢波结构本体包括金属线、设置在金属线两侧用于固定的介质杆以及设置在介质杆中部的衰减器，所述金属线两端设置有渐变段，所述渐变段与金属腔体内部连通且对外形成同轴接口，所述金属线采用均匀周期曲折金属线，所述金属线呈“几”型首尾相连；本发明解决了现有角度对数金属线慢波结构中相邻曲折线间距会随慢波结构长度而变化导致相邻曲折线间的电场变弱，从而耦合阻抗低，输出功率低的问题，达到了提高慢波结构中的耦合阻抗和输出功率的效果。

技术领域

本发明涉及平面行波管慢波结构领域，尤其是一种两侧介质杆夹持双电子注周期曲折金属线慢波结构。

背景技术

随着信息时代的高速发展，尤其是5G时代的即将来临，行业内对能产生大功率高频率电磁波信号的电子器件有着极大的需求。虽然以传统的行波管、速调管为代表的电真空器件能够满足上述要求，但其过大的结构尺寸和所需的高电压(通常达到几十千伏)，在具体的实际应用中依然存在很多问题；因此新型的平面行波管器件应运而生，其核心部分为以利用微带线结构设计的慢波互作用系统；利用成熟的微带线工艺可以方便的制作出各种慢波结构；但其金属线底层的介质基板，当平面行波管工作时，电子注会紧贴微带线的表面传输，因此有部分电子偏移到介质基板上并在其表面积累，导致整体管子短路等，从而耐轰击弱；当结构中含有介质时，电场会主要集中在介质内部，从而导致介质上方的注波互作用区域的电场减弱，进而导致耦合阻抗变低，导致整体的增益变小，从而输出功率小。

因微带线工艺制作的含有介质基板的微带线型慢波结构存在耐电子轰击弱、耦合阻抗低、输出功率小等问题，为克服上述的问题，专利号为CN107180734A的角向夹持双径向电子束角度对数平面曲折慢波线慢波结构通过采用介质支撑杆一和介质支撑杆二来支撑角度对数金属平面曲折慢波线，只需要将介质支撑杆一和介质支撑杆二与金属平面曲折慢波线的侧面连接，再加上介质支撑杆一和介质支撑杆二的底面与金属腔体的内壁底部接触，采用这种方式将角度对数金属平面曲折慢波线固定在金属腔体内，省去了介质基板，扇形径向电子束的运行范围内不含有介质材料可避免微带线工艺制作的慢波结构带来的缺点；但是因为其采用的角度对数金属线，其结构中的两条金属线的间距会随着慢波结构的增长而增长，因此两线间的电场强度就会变小，导致耦合阻抗的降低，从而输出功率减小。因此在现有技术基础上设计出一种输出功率高、工作频带宽的慢波结构就成为一件亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于：本发明提供了一种两侧介质杆夹持双电子注周期曲折金属线慢波结构，解决了现有角度对数金属线慢波结构中相邻曲折线间距会随慢波结构长度而变化导致相邻曲折线间的电场变弱，从而耦合阻抗低，输出功率低的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种两侧介质杆夹持双电子注周期曲折金属线慢波结构，包括金属腔体、焊接在金属腔体一端的阴极电子发射体以及设置在金属腔体上的慢波结构本体，所述慢波结构本体包括金属线、设置在金属线两侧用于固定的介质杆以及设置在介质杆中部的衰减器，所述金属线两端设置有渐变段，所述渐变段与金属腔体内部连通且对外形成同轴接口，所述金属线采用均匀周期曲折金属线，所述金属线呈“几”型首尾相连。

优选地，所述金属线的截面为正方形，其截面的边长w为0.07mm，其单周期的横向宽度h为1.3mm，所述金属线平行段间距wt为0.13mm。

优选地，所述介质杆横截面呈“凸”型，所述介质杆总长度d为20mm，其各边边长分别为d1＝0.3mm、d2＝0.4mm、d3＝0.38mm、d4＝0.7mm。

优选地，所述阴极电子发射体的横向尺寸为1.3mm，厚度为0.07mm。