一种具有正弦函数轮廓的交错栅慢波结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109273336A(43)申请公布日2019.01.25(21)申请号201810989412.0(22)申请日2018.08.28(71)申请人深圳大学地址518000广东省深圳市南山区南海大道3688号(72)发明人舒国响钱正芳熊浩王建勋刘国何文龙张良孙一翎(74)专利代理机构深圳市兴科达知识产权代理有限公司44260代理人王翀(51)Int.Cl.H01J23/24(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种具有正弦函数轮廓的交错栅慢波结构(57)摘要本发明公开了一种正弦函数轮廓的交错栅慢波结构，它由一个长方体壳体、上/下栅齿、上/下腔体以及带状注通道构成。带状电子注通道的宽边轮廓由传统的直线型变成了呈正弦函数分布的轮廓。该慢波结构的纵向电场沿着宽边的分布和带状注通道的形状轮廓相吻合，均呈正弦函数分布。这种慢波结构既能提高工作频率又能增大耦合阻抗，能够弥补耦合阻抗在宽边方向的不均匀性，从而能够增加注波互作用的强度，进而有利于提高基于该慢波结构的行波管/返波管的电子效率和输出功率。当应用于带状注行波管时，还能够提高整管增益。基于这种慢波结构的毫米波太赫兹行波管/返波管在通信、雷达、电子对抗和成像等诸多军民应用领域有着广泛的应用前景。CN109273336ACN109273336A权利要求书1/1页1.一种具有正弦函数轮廓的交错栅慢波结构，包括一个长方体壳体、壳体内上方分布着多个上栅齿、下方分布着多个下栅齿、相邻上栅齿之间所形成的上腔体、相邻下栅齿之间所形成的下腔体，以及多个上栅齿的下边缘和多个下栅齿的上边缘之间形成带状电子注通道；其特征在于：上栅齿的下边缘和下栅齿的上边缘的轮廓呈正弦函数分布的形状，上下边缘中间分别呈凹陷状。2.根据权利要求1所述的交错栅慢波结构，其特征在于：两个相邻的上栅齿和两个相邻的下栅齿沿着慢波结构轴向呈周期排列，即等间距排列，间距为p，每个上栅齿和每个下栅齿沿着慢波结构轴向错位半个周期，即p/2。3.根据权利要求1或2所述的交错栅慢波结构，其特征在于：两个相邻的上栅齿之间的腔体为上腔体，两个相邻的下栅齿之间的腔体为下腔体；其中，上栅齿和上腔体位于长方体壳体的上顶面，下栅齿和下腔体位于长方体壳体的下底面。4.根据权利要求1所述的交错栅慢波结构，其特征在于：带状电子注通道的上下边缘轮廓形状为呈正弦函数分布。5.根据权利要求1或4所述的交错栅慢波结构，其特征在于：带状电子注通道在竖直方向的最大/最小高度分别为hmax和hmin；上栅齿、上腔体、下栅齿、下腔体和带状电子注通道的宽边长度均为一样，用w表示；上栅齿和下栅齿在竖直方向的最小高度均为一样，用vmin表示；上栅齿和下栅齿的厚度也一样，用t表示。6.根据权利要求5所述的交错栅慢波结构，其特征在于：以电子注通道左窄边的中点为原点，则上栅齿宽边轮廓对应的函数为y＝hmin/2+(hmax－hmin)/2＊sin(π/w＊x)(0≤x≤w)，下栅齿宽边轮廓对应的函数为y＝－hmin/2－(hmax－hmin)/2＊sin(π/w＊x)(0≤x≤w)。7.一种带状电子注，其特征在于：使用在如权利要求1所述的一种具有正弦函数轮廓的交错栅慢波结构，带状电子注呈椭圆形状，椭圆形状的带状电子注从带状电子注通道通过，带状电子注的轮廓和电子注通道的正弦函数轮廓在垂直方向上的间距d沿着水平轴线方向将近似相等。8.一种基于交错栅慢波结构的真空电子器件，其特征在于，包括如权利要求1所述的一种具有正弦函数轮廓的交错栅慢波结构。2CN109273336A说明书1/4页一种具有正弦函数轮廓的交错栅慢波结构[技术领域][0001]本发明属于微波电真空技术领域，具体涉及一种用于带状注行波管/返波管的慢波结构。[背景技术][0002]微波/毫米波/太赫兹技术在通信、雷达、电子对抗、安检成像、材料检测、生物医学等诸多军民应用领域有着广泛的应用。微波/毫米波/太赫兹源是微波/毫米波/太赫兹技术的基础，是整机系统中不可或缺的一部分。微波电真空器件由于具有电子效率高和输出功率大等原因，是一种非常重要的微波/毫米波/太赫兹源。带状注器件通过扩大电子注面积来提高电子注的电流，从而能够提高整管的输出功率，是近年来被广泛研究的一种微波电真空器件。带状注行波管通过带状电子注和前向波的换能，实现对电磁波信号的功率放大，是微波放大器的一种。带状注返波管，通过带状注和返向波的换能，产生一个具有大功率输出的电磁波信号，是微波振荡器的一种。上述两种器件是注波换能的场所，被称为慢波结构，是带状注行波管/返波管的一个核心部件。该部件的性能优劣直接决定了整管的性能。[0003]近年来，国内外的研究学者对多种带状注行波管