[发明专利]一种平面可集成化慢波结构及其制作方法

说明书

本发明公开了一种平面可集成化慢波结构，包括数个慢波结构单元，慢波结构单元包括第一介质基底、金属底板和金属线；第一介质基底在金属线两端对其进行支撑，中间保持真空，在两个第一介质基底底部由一块金属底板进行支撑，数个慢波结构单元首尾相连，组成周期性结构，即平面可集成化慢波结构；一种平面可集成化慢波结构的加工方法，包括以下步骤：S1：为了得到悬空的金属线，需要在所需位置对介质基板进行腐蚀处理，去除中间部分的介质，得到一条真空通道；S2：选用光刻胶作为牺牲层材料，使其完整淀积在介质中间的真空区域；解决了以往结构无法降低器件工作电压、提高平面行波管的输出总功率及功率密度的问题。

技术领域

本发明涉及微波电真空技术领域，特别是一种平面可集成化慢波结构及其制作方法。

背景技术

行波管是通过电子注与行波高频场相互作用，将电子注的直流能量传递给行波高频场实现微波信号放大的真空器件。在雷达、电子对抗和通信(含卫星通信及深空高数据率通信)等重要领域，行波管是一类十分关键、不可取代的微波/毫米波功率放大器。随着相控阵雷达技术不断向智能化、模块化和一体化方向发展，其T/R组件也越来越具有的小型化、紧凑化和阵列化的发展趋势。在其他军民用方面，对高频率、大功率和高功率密度行波管的需求也日益迫切。慢波结构是行波管的核心部件。螺旋线慢波结构由于其十分宽的频带特性而在中小功率行波管中被普遍采用，但由于不论是以丝料还是带料绕成的螺旋线，其功率承受能力十分有限，加之螺旋线的固定还必须依赖介质杆的支撑，进一步降低了螺旋线的散热能力。

金属微带线慢波结构是一种平面慢波结构，与传统螺旋线结构相比，该结构可利用MEMS技术进行批量加工。在该平面慢波结构表面采用带状电子注进行注波互作用，不需要单独加工电子束通道。本平面慢波结构可以利用目前成熟的集成电路刻蚀技术进行加工。另外采用微带线结构易于与微波功率模块的前端固态器件相集成，可以满足整个模块向高频段发展。

目前已有的微带线慢波结构使用一整块介质基板，大部分电磁波在介质中传播，如果电子注远离微带线时，耦合阻抗会急剧降低；另一方面，当电子紧贴微带线慢波结构表面运行时，电子束由于自身波动将有部分电子入射到介质基板表面，束缚在介质中的电子不断积累，将导致许多问题从而限制了其应用。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种平面可集成化慢波结构及其制作方法，解决了以往结构无法降低器件工作电压、提高平面行波管的输出总功率及功率密度的问题。

本发明提供了一种平面可集成化慢波结构，包括数个慢波结构单元，第一介质基底在金属线两端对其进行支撑，中间保持真空，在两个第一介质基底底部由一块金属底板进行支撑，数个慢波结构单元首尾相连，组成周期性结构，即平面可集成化慢波结构；

平面可集成化慢波结构包括第二介质基底和四路平面可集成化慢波结构，将四路平面可集成化慢波结构印刷在第二介质基底上，四路平面可集成化慢波结构由微带功分器连接，电磁波从输入端口进入，使用微带功分器对输入的电磁波信号进行功率等分，使输入信号在四路平面可集成化慢波结构上并行传输，采用四路电子注，在每一路分别进行注波互作用，电子注在第二介质基底中间真空部分向前传输，用于避免电子在第二介质基底中的积聚问题；

第一介质基底采用具有优良真空性能的氧化铝陶瓷；

第二介质基底采用具有优良真空性能的氧化铝陶瓷。

优选地，一种平面可集成化慢波结构的加工方法，包括以下步骤：

S1：为了得到悬空的金属线，需要在所需位置对第一介质基底进行腐蚀处理，去除中间部分的介质，得到一条真空通道；

S2：选用光刻胶作为牺牲层材料，使其完整淀积在介质中间的真空区域；

S3：在第一介质基底和牺牲层上生长金属层；

S4：将整个结构放置于等离子去胶机中，去除光刻胶，从而释放金属线，得到悬空的金属慢波结构；