[发明专利]一种类螺旋线型慢波装置

说明书

本发明公开了一种类螺旋线型慢波装置，通过在空心圆波导中插入两个对立半圆形金属片，两个半圆形金属片边缘向外左右交错伸长一段距离形成一矩形金属块，两个半圆金属片与矩形块连接中心线处通过一定长度的金属圆柱体相连接，再在两对半圆形金属片与空心圆波导之间插入两片陶瓷介质矩形块作为夹持杆对两对半圆形金属片进行支撑，从而构成一个轴向分布且具有连续周期性的类螺旋线型慢波装置；在两个对立的半圆形金属片之间构成天然的圆形电子注通道，当圆形电子注通过电子注通道时就会与慢波结构上的电磁波信号发生互作用，电子注的动能信号转换到高频信号，使得高频信号得到放大。

技术领域

本发明属于微波电真空技术领域，更为具体地讲，涉及一种实现信号放大的类螺旋线型慢波装置。

背景技术

电真空器件是一种在真空环境中带电粒子与微波信号相互作用，发生能量交换而使微波信号放大的器件。这种器件的特点就是能工作在较大的电压电流条件下，能够实现能量交换，有很高的输出功率、很宽的带宽、很高的增益、较低的噪声等优点。因此，电真空器件能够被广泛应用在电子对抗、卫星通信等军事领域。虽然在一段时间内，半导体微波/毫米波器件和有关集成电路的兴起以及几乎同一时期用于通信领域的各类激光器和集成光学系统的迅猛发展，给属于电真空器件的研制工作带来了巨大的冲击。很多低频、小功率器件，特别是低噪声行波管已让位于微波半导体器件，曾大量采用行波管的微波中继通信逐渐被光纤通信所代替。但是事实证明在一些重要领域，电真空器件尤其是行波管仍然是一类十分关键、不可替代的微波/毫米波放大器件，比如空间行波管(如通信卫星转发器行波管)可以达到10～15年以上的超长寿命、恶劣环境中(特别是恶劣的温度环境中)的可靠性比半导体器件好，并且结构简单、重量轻。所以，在各种军事应用领域中电真空器件尤其是行波管仍然是首要的选择。

慢波结构是电真空器件如行波管或返波管的核心部件。慢波结构是电子注和电磁波进行注-波互作用而发生能量交换的场所，慢波结构的形状和尺寸大小决定着高频场的传播速度和分布情况，也进一步决定着电子注和电磁波之间的作用效果。自行波管问世以来，人们研究了成千上百种行波管慢波电路，其中螺旋线慢波结构是众多慢波结构中应用最为广泛的一种电真空器件。和其他慢波结构相比，螺旋线行波管在带宽方面的优势至今没有其他一种器件能够与之竞争。螺旋线行波管虽然在工艺上已达到很成熟的阶段，但是由于螺旋线、夹持杆及为达到良好高频特性往往加载翼片等形成复杂的三维结构，对于毫米波频段的管子来说，极小的尺寸给加工工艺带来了不小的挑战。新一代电真空器件不仅要求具有高功率、高性能，还要求具有高可靠性、能够批量生产和制造成本低等特点，能够满足新的应用需求和挑战。寻求新型的慢波结构一直是微波管科研工作者努力探索的目标。因此，设计出一种宽频带、结构简单、加工工艺方便的新型类类螺旋线型慢波结构对于发展新型的电真空器件，为电真空管领域注入新的血液具有重要的研究意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种类螺旋线型慢波装置，不仅继承了传统的螺旋线慢波结构具有宽频带、天然电子注通道等优点，而且结构简单，有利于批量生产。

为实现上述发明目的，本发明一种类螺旋线型慢波装置，其特征在于，包括：对立半圆形金属片、金属圆柱体、矩形金属块、矩形陶瓷介质夹持杆和空心圆波导；

所述的对立半圆形金属片沿轴线分布，每一组对立半圆形金属片的切边对齐形成圆形电子注入通道，其纵向相距一定距离；在单个半圆形金属片上，半圆形金属片的两端将切边延伸一段距离形成矩形金属块，半圆形金属片的切边中心位置处凸起一段长度的金属圆柱体；对立半圆形金属片通过金属焊接的方式将矩形金属块和金属圆柱焊接，使对立半圆形金属片、金属圆柱体和矩形金属块构成一个轴向分布且具有连续周期性的整体结构；

所述的矩形陶瓷介质夹持杆由多对矩形陶瓷介质块组成，矩形陶瓷介质块上设置有凹槽，凹槽的位置和大小刚好固定连续周期性的半圆形金属片，这样通过矩形陶瓷介质夹持杆支撑在空心圆波导的内壁，从而构成类螺旋线型慢波装置；