[发明专利]一种对称脊加载共形微带曲折线慢波装置

说明书

本发明公开了一种对称脊加载共形微带曲折线慢波装置，包括上下对称的两根金属慢波线、两片介质基底和若干根刻于金属外壳上的金属脊；微波信号从微波输入口输入至金属慢波线后，当电子注由电子输入口通过对称脊加载共形微带曲折线慢波装置时，会与装置上的微波信号发生互作用，而金属脊对金属慢波线的横向直线段进行了隔离，减弱了横向直线段之间的耦合程度，进而减小了耦合电感和耦合电感的变化范围，从而减弱对称脊加载共形微带曲折线慢波装置的色散强度，提升行波管的工作频率和工作带宽。

技术领域

本发明属于行波管放大器技术领域，更为具体地讲，涉及一种对称脊加载共形微带曲折线慢波装置。

背景技术

行波管作为一种微波功率器件，具有非常广泛的应用领域，针对不同的应用方式，行波管需要实现不同的工作特点。通常来说，行波管的特点有：工作频带宽、输出功率大、增益高、效率高、稳定性强和寿命长等，但是在绝大多数情况下，一只行波管不能同时具有所有的优点，而是各有所长，具有不同优点的行波管被应用到不同的技术领域。

慢波结构是为了实现在行波型电子器件中加强运动电子与电磁场的相互作用，使电子流的能量更有效地转换成电磁波的高频能量的装置。慢波结构作为行波管的核心部分，其好坏直接决定着行波管技术水平的优劣。

微带曲折线型慢波结构是一种常见的带状注平面慢波结构，其中全基底微带慢波结构的电场能量主要集中于其介质基底中，而且随介质基底的厚度减少和其介电常数的增加而愈加明显，存在传输特性差、带宽窄和工作频率低等缺点。而共形微带曲折线慢波结构作为微带曲折线慢波结构的一种改进型结构，可以较大程度上减少电能能量在介质基底中的集中程度，同时也可以一定程度上提升传输特性、提高工作频率，但是带宽上的提升效果并不明显。另外，对于微带曲折线型慢波结构，其电磁场能量主要集中于金属慢波线的表面。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种对称脊加载共形微带曲折线慢波装置，通过在装置中添加金属脊，来减弱装置的色散强度，提升行波管的工作频率和工作带宽；通过上下对称式的结构使装置的电场能量在横向上的分布更加均匀，为提高行波管的电子效率提供了潜在可能性。

为实现上述发明目的，本发明一种对称脊加载共形微带曲折线慢波装置，其特征在于，包括：上下对称的两根金属慢波线、两片介质基底和若干根刻于金属外壳上的金属脊；

所述金属慢波线为一条周期性的曲折路径形状金属带，其中，曲折路径形状包括与周期性方向垂直的一系列相同的直线段，以及相邻直线段的端点之间交错连接曲线段，且相邻直线段之间的间距为曲折路径形状金属带的半周期；

所述介质基底的形状与金属慢波线的平面形状完全相同，通过金属焊接的方式将金属慢波线焊接在介质基底上，再一起焊接在金属外壳的上下内表壁；

所述的金属外壳包括内层和外层，在内外层之间设置有微波输入、输出口和电子输入、输出口；其中，内层用于构成金属外壳内腔，内腔包裹着整个金属慢波线和介质基底，内层的上下表面刻有具有周期性的金属脊，且上下表面的金属脊个数相等，每个金属脊的形状完全相同，且关于装置的对称面呈对称分布；在单个表面内，每个金属脊刚好位于金属慢波线的相邻两直线段的正中间，这样所有金属脊组成的沟槽形状形成一个与金属慢波线折叠路径相同但宽度较宽的凹槽，金属慢波线与介质基底位于凹槽的中心；

微波信号从微波输入口输入至金属慢波线后，当电子注由电子输入口通过对称脊加载共形微带曲折线慢波装置时，会与装置上的微波信号发生互作用，而金属脊对金属慢波线的横向直线段进行了隔离，减弱了横向直线段之间的耦合程度，进而减小了耦合电感和耦合电感的变化范围，从而减弱对称脊加载共形微带曲折线慢波装置的色散强度，提升行波管的工作频率和工作带宽。

本发明的发明目的是这样实现的：