一种梯形交错双栅慢波结构

本发明涉及电真空器件，具体而言，涉及一种梯形交错双栅慢波结构。

背景技术：

1、当前，6ghz以下的黄金通信频段已经很难再获得较宽的连续频谱，这严重制约着无线通信行业的发展，而毫米波频段却有充足的未被利用的频谱资源。

2、行波管是靠连续调制电子注的速度来实现放大功能的微波电子管。在行波管中，电子注同慢波电路中行进的微波场发生相互作用，在长达6～40个波长的慢波电路中电子注连续不断地把动能交给微波信号场，从而使信号得到放大。行波管让电子穿过一个长慢波结构。由于作用时间长，增益很高，同时没有谐振腔，工作带宽大大增加。行波管(twt)的功用在于将微波讯号放大。待放大的微波信号经输入能量耦合器进入慢波电路、并沿慢波电路行进。电子与行进的微波场进行能量交换、使微波信号得到放大。但是，由于高次模式的引入而引起工作的不稳定性。

3、有鉴于此，特提出本申请。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种梯形交错双栅慢波结构，解决传统的慢波结构在工作时引入高次模式会影响慢波结构的工作稳定性的问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种梯形交错双栅慢波结构，包括波导线，所述波导线包括行波段；所述行波段包括第一栅部和第二栅部；所述第一栅部位于所述第二栅部的正下方；所述第一栅部与所述第二栅部之间形成电子注通道；所述第一栅部包括多个相同的金属栅，多个金属栅沿所述行波段的长度方向等间隔排列；每一个金属栅的纵截面为等腰梯形，每一个金属栅的纵截面平行于所述行波段的长度方向；相邻两个金属栅之间形成波导腔，每一个波导腔与所述电子注通道连通；所述第二栅部与所述第一栅部中心对称；所述第二栅部的金属栅位于所述第一栅部的波导腔的正上方。

4、其中，第一栅部的金属栅的每一处纵截面相同。第一栅部中，金属栅与相邻的波导腔中心对称，并且，金属栅与相邻的一个波导腔组成一个波导周期。

5、进一步的，波导线为金属材质。第一栅部的金属栅的尺寸、梯形斜边坡度和数量均可调整。

6、进一步的，波导体还包括位于所述行波段两端的耦合段，所述行波段与所述耦合段一体成形。

7、其中，所述耦合段包括第一耦合部和第二耦合部；所述第一耦合部位于所述第二耦合部的正下方，所述第一耦合部与所述第二耦合部之间形成波导对接通道，所述波导对接通道与所述电子注通道连通。

8、进一步的，所述第一耦合部包括多个金属栅，多个金属栅沿所述耦合段的长度方向等间隔排列；每一个金属栅的纵截面为梯形，每一个金属栅的纵截面平行于所述耦合段的长度方向；在所述耦合段的长度延伸方向上，多个金属栅的高度成等差数列递减；相邻两个金属栅之间形成耦合腔；所述第二耦合部包括多个金属栅，多个金属栅沿所述耦合段的长度方向等间隔排列；每一个金属栅的纵截面为梯形，每一个金属栅的纵截面平行于所述耦合段的长度方向；在所述耦合段的长度延伸方向上，多个金属栅的高度成等差数列递减；相邻两个金属栅之间形成耦合腔；所述第一耦合部的多个金属栅与所述第二耦合部的多个耦合腔一一对应，所述第一耦合部的多个耦合腔与所述第二耦合部的多个金属栅一一对应；所述第一耦合部的金属栅位于所述第二耦合部的耦合腔的正下方，且金属栅与耦合腔的形状大小相同；所述第一耦合部的耦合腔位于所述第二耦合部的金属栅的正下方，且金属栅与耦合腔的形状大小相同。

9、进一步的，所述第一耦合部包括3个金属栅和3个耦合器；所述第二耦合部包括3个金属栅和3个耦合器。

10、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

11、1、本发明提供的一种梯形交错双栅慢波结构，在波导线的上下内壁上均加载有相互交错的梯形栅，梯形交错双栅慢波结构具有天然的带状电子注通道，相对于一般的慢波结构由于在工作时其它模式的引入而带来不稳定性，交错双栅慢波结构在两个栅之间te模π相移内包含了能够与电子注互作用的对称轴向场的宽通带结构，将其作为行波管慢波电路可以有效而稳定地将基模的纵向电场限制在电子注通道内，能够使场在一个较宽的频带内产生强烈而有效的注-波相互作用，从而可以在宽频带内得到更大的输出功率，而其它模式的耦合阻抗很低，可以避免由于高次模式的引入而引起工作的不稳定性。

12、2、全金属梯形交错双栅慢波结构具有天然的带状电子注通道，互作用面积大，具有良好的散热能力，可以承受很高的功率。

13、3、梯形交错双栅慢波结构具有简单的一体化三维结构，用通常的加工方式即可对其实现精度较高的加工。

14、4、在行波段的两端设置有耦合段，用于对接波导，耦合段的上下两排金属栅按照高度等差递减的方式向耦合段的延时方向排列，开口逐渐增大，可减少输入输出结构对接波导的反射，提高功率，增强输出的稳定性。

技术特征：

1.一种梯形交错双栅慢波结构，其特征在于，包括波导线，所述波导线包括行波段(1)；所述行波段(1)包括第一栅部(11)和第二栅部(12)；所述第一栅部(11)位于所述第二栅部(12)的正下方；所述第一栅部(11)与所述第二栅部(12)之间形成电子注通道(13)；

2.根据权利要求1所述的一种梯形交错双栅慢波结构，其特征在于，所述第一栅部(11)的金属栅(111)的每一处纵截面相同。

3.根据权利要求1或2所述的一种梯形交错双栅慢波结构，其特征在于，所述第一栅部(11)中，金属栅(111)与相邻的波导腔(112)中心对称。

4.根据权利要求1或2所述的一种梯形交错双栅慢波结构，其特征在于，所述第一栅部(11)中，金属栅(111)与相邻的一个波导腔(112)组成一个波导周期。

5.根据权利要求1或2所述的一种梯形交错双栅慢波结构，其特征在于，所述波导线为金属材质。

6.根据权利要求1或2所述的一种梯形交错双栅慢波结构，其特征在于，所述第一栅部(11)的金属栅(111)的尺寸、梯形斜边坡度和数量均可调整。

7.根据权利要求1或2所述的一种梯形交错双栅慢波结构，其特征在于，所述波导体还包括位于所述行波段(1)两端的耦合段(2)，所述行波段(1)与所述耦合段(2)一体成形。

8.根据权利要求7所述的一种梯形交错双栅慢波结构，其特征在于，所述耦合段(2)包括第一耦合部(21)和第二耦合部(22)；所述第一耦合部(21)位于所述第二耦合部(22)的正下方，所述第一耦合部(21)与所述第二耦合部(22)之间形成波导对接通道(23)，所述波导对接通道(23)与所述电子注通道(13)连通。

9.根据权利要求8所述的一种梯形交错双栅慢波结构，其特征在于，

10.根据权利要求8或9所述的一种梯形交错双栅慢波结构，其特征在于，所述第一耦合部(21)包括3个金属栅和3个耦合器；所述第二耦合部(22)包括3个金属栅和3个耦合器。

技术总结
本发明涉及电真空器件技术领域，公开了一种梯形交错双栅慢波结构，包括波导线，所述波导线包括行波段；所述行波段包括第一栅部和第二栅部；所述第一栅部位于所述第二栅部的正下方；所述第一栅部与所述第二栅部之间形成电子注通道；所述第一栅部包括多个相同的金属栅，多个金属栅沿所述行波段的长度方向等间隔排列；每一个金属栅的纵截面为等腰梯形，每一个金属栅的纵截面平行于所述行波段的长度方向；相邻两个金属栅之间形成波导腔，每一个波导腔与所述电子注通道连通；所述第二栅部与所述第一栅部中心对称；所述第二栅部的金属栅位于所述第一栅部的波导腔的正上方。该梯形交错双栅慢波结构可避免由于高次模式的引入而引起工作的不稳定性。

技术研发人员：陈科文,魏彦玉,徐进,范五洋
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13