[发明专利]开口电子注通道的曲折波导慢波结构及行波管结构

说明书

本发明公开了开口电子注通道的曲折波导慢波结构及行波管结构，涉及真空电子技术领域；其上弯曲波导和下弯曲波导均为正弦半波起伏结构等间距排布；上弯曲波导和下弯曲波导的排布周期p相同，且所述上弯曲波导与下弯曲波导之间的周期交错设置；直波导一体式连接在相邻的2个正弦起伏结构之间；开口电子注通道为沿排布周期p的方向在直波导和正弦起伏结构上开设出的开口孔道；本发明在传统的曲折波导结构基础上，进行结构上的改进，通过正弦半波起伏结构的等间距排布构成上弯曲波导和下弯曲波导，并设置开口电子注通道，相较于常规曲折波导，本方案提高的曲折波导慢波结构带宽明显展宽。

技术领域

本发明涉及真空电子技术领域，具体涉及开口电子注通道的曲折波导慢波结构及行波管结构。

背景技术

行波管是毫米波、太赫兹频段应用最广泛的电真空器件之一。慢波结构作为行波管中注-波互作用的核场所，传输高频电磁行波并使电磁波的相速度降到同步速度，其结构直接决定了行波管的性能。随着工作频率的升高，慢波结构的尺寸明显变小，在常用的慢波结构中，螺旋线结构以及耦合腔结构均因结构特性面临难以加工的挑战，因此，寻找能工作在高频段且性能优良的行波管慢波结构十分重要。曲折波导作为全金属慢波结构，具有散热性能好，功率容量大，输入输出结构相对简单，易于加工等优点，在太赫兹频段很有潜力成为一种大功率的小型辐射源，但现有曲折波导的结构使得其基模的带宽有一定局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：传统的曲折波导结构基模的带宽存在局限性，本发明目的在于提供展宽开口电子注通道的曲折波导慢波结构及行波管结构，在传统的曲折波导结构基础上，进行结构上的改进，通过正弦半波起伏结构的等间距排布构成上弯曲波导和下弯曲波导，并设置开口电子注通道，相较于常规曲折波导，本方案提高的曲折波导慢波结构带宽明显展宽。

本发明通过下述技术方案实现：

本方案提供开口电子注通道的曲折波导慢波结构，包括壳体，所述壳体内设置有上弯曲波导、下弯曲波导、开口电子注通道和直波导；

所述上弯曲波导和下弯曲波导均为正弦半波起伏结构等间距排布；

所述上弯曲波导和下弯曲波导的排布周期p相同，且所述上弯曲波导与下弯曲波导之间的周期交错设置；所述直波导一体式连接在相邻的2个正弦起伏结构之间；

所述开口电子注通道为沿排布周期p的方向在直波导和正弦起伏结构上开设出的开口孔道。

本方案工作原理：传统的曲折波导结构基模的带宽存在局限性，本发明目的在于提供开口电子注通道的曲折波导慢波结构及行波管结构，在传统的曲折波导结构基础上，进行结构上的改进，通过正弦半波起伏结构的等间距排布构成上弯曲波导和下弯曲波导，并设置开口电子注通道，相较于常规曲折波导，本方案提高的曲折波导慢波结构带宽明显展宽。

进一步优化方案为，与上弯曲波导一体式连接的直波导，和与下弯曲波导一体式连接的直波导排列在同一水平线上。

进一步优化方案为，所述直波导为长方体状，高为s，宽为w；w为正弦半波起伏结构的间距。

进一步优化方案为，所述开口孔道为圆柱形孔道。

进一步优化方案为，所述圆柱形孔道的直径大于s。

进一步优化方案为，圆柱形孔道使与上弯曲波导一体式连接的直波导下方开口；圆柱形孔道使与下弯曲波导一体式连接的直波导的上方开口。沿周期排列方向开孔作为电子注通道，沿中轴线在金属壁上从头至尾的圆形开孔半径为r，且开孔直径大于直波导段的长度，所开孔形成的电子注通道为非封闭的，即开口型的；该开口电子注通道的直径大于直波导的高度，电子注通道在垂直于传输方向上为非封闭式，保证相较于常规曲折波导，该展宽开口电子注通道的曲折波导慢波结构的带宽明显展宽。

进一步优化方案为，所述圆柱形孔道的中心线过直波导的中心。