交錯雙柵慢波結構及具有其的行波管制造技術

技術編號：44371988 閱讀：3 留言：0更新日期：2025-02-25 09:49

本發明專利技術提供了一種交錯雙柵慢波結構及具有其的行波管。交錯雙柵慢波結構包括：第一慢波結構，包含第一柵體部和第二柵體部，兩者間設有第一電子通道，柵之間錯位設置；第二慢波結構，包含第三柵體部和第四柵體部，兩者間設有第二電子通道，柵同樣錯位設置；連接結構，一側與第一慢波結構連接，另一側與第二慢波結構連接，其上設置有耦合腔，耦合腔與第一電子通道和第二電子通道均連通，耦合腔的諧振頻率與交錯雙柵慢波結構中心工作頻率之比在0.95至1.05之間。通過本發明專利技術提供的技術方案，能夠解決現有技術中的交錯雙柵慢波結構的輸出功率較低的技術問題。

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【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及真空電子器件，具體而言，涉及一種交錯雙柵慢波結構及具有其的行波管。

技術介紹

1、目前，在行波管等電真空器件中，微波與電子通過注波互作用進行能量交換，從而實現微波信號的放大。慢波結構在行波管中處于特別重要的地位，慢波結構的性能決定了注波互作用的效率，這是高頻電場和電子注發生能量轉移的地方。合適的慢波結構能增強注波互作用的效果，顯著提升器件的工作性能。

2、然而，常規的矩形交錯雙柵慢波結構的注波互作用的效率較低，導致其輸出功率不足。為了提高交錯雙柵慢波結構的輸出功率和效率，現有技術是通過在矩形柵結構的基礎上，通過不同的變形結構來提高其耦合阻抗，改善色散特性。但是，這種改進方式導致慢波結構的結構復雜、增大了加工的難度，導致制造成本的增加。

技術實現思路

1、本專利技術的主要目的在于提供一種交錯雙柵慢波結構及具有其的行波管，以解決現有技術中的交錯雙柵慢波結構的輸出功率較低的技術問題。

2、為了實現上述目的，根據本專利技術的一個方面，提供了一種交錯雙柵慢波結構，包括：

3、第一慢波結構，包括第一柵體部和位于第一柵體部下方且與第一柵體部相間隔的第二柵體部，第一柵體部和第二柵體部之間的間隙內具有第一電子通道；第一柵體部的柵與第二柵體部的柵錯位設置；

4、第二慢波結構，包括第三柵體部和位于第三柵體部下方且與第三柵體部相間隔的第四柵體部，第三柵體部和第四柵體部之間的間隙內具有第二電子通道；第三柵體部的柵與第四柵體部的柵錯位設置；

5、連接結構，連接結構的一側與第一慢波結構連接、另一側與第二慢波結構連接；連接結構上設置有耦合腔，第一電子通道和第二電子通道均與耦合腔連通設置；

6、其中，耦合腔的諧振頻率與交錯雙柵慢波結構的中心工作頻率之比大于或等于0.95、且小于或等于1.05。

7、進一步地，連接結構包括：

8、相互間隔的第一連接結構和第二連接結構，第一連接結構位于第二連接結構的上方，第一連接結構和第二連接結構之間的間隙內具有連接電子通道；連接電子通道的一端與第一電子通道連通，連接電子通道的另一端與第二電子通道連通。

9、進一步地，第一連接結構上設置有第一腔段，第二連接結構上設置有與第一腔段相對設置的第二腔段，第一腔段、第二腔段以及第一腔段和第二腔段之間的間隙形成耦合腔。

10、進一步地，沿第一預設方向，耦合腔的橫截面為矩形；和/或，

11、沿第二預設方向，耦合腔的橫截面為矩形。

12、進一步地，耦合腔為長方體結構，a為耦合腔的長度，b為耦合腔的高度；t為耦合腔的寬度；

13、其中，μ為磁導率，ε為介電常數，f為交錯雙柵慢波結構的中心工作頻率；和/或，

14、沿第一慢波結構至第二慢波結構的方向，第一柵體部的柵的中部和第二柵體部的柵的中部之間的間距為d；0.1≤t/d≤1.5。

15、進一步地，耦合腔為長方體結構，a為耦合腔的長度，b為耦合腔的高度；

16、其中，0＜a/a≤5，a為交錯雙柵慢波結構的長度；和/或，

17、0＜b/b≤5，b為交錯雙柵慢波結構的高度。

18、進一步地，耦合腔為多個，沿第一慢波結構至第二慢波結構的方向，多個耦合腔間隔設置；

19、其中，沿第一慢波結構至第二慢波結構的方向，相鄰兩個耦合腔的中部之間的間距為d，d＝n×v/f；n為正整數，v為交錯雙柵慢波結構內電子的移動速度，f為交錯雙柵慢波結構的中心工作頻率。

20、進一步地，第一慢波結構由導電材質制成；和/或，

21、第二慢波結構由導電材質制成；和/或，

22、連接結構由導電材質制成。

23、進一步地，交錯雙柵慢波結構還包括：

24、波導輸入通道和波導輸出通道，波導輸入通道設置在第一慢波結構上，波導輸入通道與第一電子通道連通設置；波導輸出通道設置在第二慢波結構上，波導輸出通道與第二電子通道連通設置；和/或，

25、第一微波導出通道，設置在第一慢波結構上，第一微波導出通道與第一電子通道連通設置；第一微波導出通道位于第一慢波結構靠近連接結構的一側；和/或，

26、第二微波導出通道，設置在第二慢波結構上，第二微波導出通道與第二電子通道連通設置；第二微波導出通道位于第二慢波結構靠近連接結構的一側。

27、根據本專利技術的另一個方面，提供了一種行波管，包括：上述提供的交錯雙柵慢波結構。

28、應用本專利技術的技術方案，通過在第一慢波結構和第二慢波結構之間引入耦合腔，能夠在不改變原有交錯雙柵結構設計的基礎上，提供一個額外的相互作用空間。耦合腔的諧振頻率設計為與交錯雙柵慢波結構的中心工作頻率相近，這使得經過慢波結構作用的電子注發生群聚，能夠在耦合腔中激發出軸向的電場，進一步與電子注發生互作用。電子注在通過耦合腔時能夠與耦合腔內的軸向電場發生有效互作用，從而增強電子的群聚效應，顯著提高注波互作用的效率。增強的注波互作用效率直接導致行波管輸出功率的提升。電子注與耦合腔中激發出的電場充分作用，使得電子注的能量轉移給微波信號的過程更加高效，從而增加了行波管的飽和輸出功率。耦合腔的引入，通過精準調節其尺寸和位置，可以優化整個慢波結構的色散特性，使慢波結構的相速更接近電子注的相速，減少頻率偏移對輸出性能的影響。這不僅提高了輸出功率，還使得行波管在更寬的頻率范圍內保持高效率輸出。此外，該方案在保持結構穩定性的前提下，通過增加耦合腔來提高輸出性能，避免了復雜結構設計帶來的制造難度和成本增加問題。因此，通過本專利技術的技術方案，能夠解決現有技術中的交錯雙柵慢波結構的輸出功率較低的技術問題。

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【技術保護點】

1.一種交錯雙柵慢波結構，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的交錯雙柵慢波結構，其特征在于，所述連接結構(30)包括：

3.根據權利要求2所述的交錯雙柵慢波結構，其特征在于，所述第一連接結構(32)上設置有第一腔段(321)，所述第二連接結構(33)上設置有與所述第一腔段(321)相對設置的第二腔段(331)，所述第一腔段(321)、所述第二腔段(331)以及所述第一腔段(321)和所述第二腔段(331)之間的間隙形成所述耦合腔(31)。

4.根據權利要求1所述的交錯雙柵慢波結構，其特征在于，沿第一預設方向，所述耦合腔(31)的橫截面為矩形；和/或，

5.根據權利要求1所述的交錯雙柵慢波結構，其特征在于，所述耦合腔(31)為長方體結構，a為所述耦合腔(31)的長度，b為所述耦合腔(31)的高度；t為所述耦合腔(31)的寬度；

6.根據權利要求1所述的交錯雙柵慢波結構，其特征在于，所述耦合腔(31)為長方體結構，a為所述耦合腔(31)的長度，b為所述耦合腔(31)的高度；

7.根據權利要求1所述的交錯雙

8.根據權利要求1所述的交錯雙柵慢波結構，其特征在于，

9.根據權利要求1所述的交錯雙柵慢波結構，其特征在于，所述交錯雙柵慢波結構還包括：

10.一種行波管，其特征在于，包括：權利要求1至9中任一項所述的交錯雙柵慢波結構。

...

【技術特征摘要】

1.一種交錯雙柵慢波結構，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的交錯雙柵慢波結構，其特征在于，所述連接結構(30)包括：

4.根據權利要求1所述的交錯雙柵慢波結構，其特征在于，沿第一預設方向，所述耦合腔(31)的橫截面為矩形；和/或，

5.根據權利要求1所述的交錯雙柵慢波結構，其特征在于，所述耦合腔(31)為長方體結構...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉文鑫，周東興，靳職昊，張志強，朱方，
申請(專利權)人：中國科學院空天信息創新研究院，
類型：發明
國別省市：

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