一种半周期交错余弦端面栅慢波结构.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CN105575745A(43)申请公布日2016.05.11(21)申请号201511018322.X(22)申请日2015.12.30(71)申请人中国电子科技集团公司第十二研究所地址100015北京市朝阳区酒仙桥路13号(72)发明人蔡军冯进军邬显平(74)专利代理机构北京正理专利代理有限公司11257代理人张雪梅张文祎(51)Int.Cl.H01J23/28(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种半周期交错余弦端面栅慢波结构(57)摘要本发明一种半周期交错余弦端面栅慢波结构。该慢波结构包括壳体，形成在内腔第一边上的多个第一栅体和形成在内腔与第一边相对的第二边上的多个第二栅体，第一栅体与第二栅体沿慢波结构轴线交错排列，第一栅体和第二栅体之间形成有电子注通道，其特征在于，所述各第一栅体和第二栅体垂直于轴线的端面分别在电子注通道侧具有余弦轮廓。本发明降低了慢波结构的高频损耗，增加了冷带宽，适用于太赫兹器件效率和带宽的提高。CN105575745ACN105575745A权利要求书1/1页1.一种交错双栅慢波结构，包括壳体，形成在内腔第一边上的多个第一栅体和形成在内腔与第一边相对的第二边上的多个第二栅体，第一栅体与第二栅体沿慢波结构轴线交错排列，第一栅体和第二栅体之间形成有电子注通道，其特征在于，所述各第一栅体和第二栅体垂直于轴线的端面分别在电子注通道侧具有余弦轮廓。2.如权利要求1所述的交错双栅慢波结构，其特征在于，相邻第一栅体之间的中心距和相邻第二栅体之间的中心距分别为一个周期长度。3.如权利要求1所述的交错双栅慢波结构，其特征在于，相邻第一栅体和第二栅体之间的中心距为半个周期长度。4.如权利要求1所述的交错双栅慢波结构，其特征在于，所述第一边和第二边为所述壳体矩形内腔边长长的对边。5.如权利要求1所述的交错双栅慢波结构，其特征在于，所述多个第一栅体和多个第二栅体具有相同的形状和大小。6.如权利要求1所述的交错双栅慢波结构，其特征在于，所述各第一栅体和第二栅体分别在电子注通道侧具有单周期余弦轮廓。7.如权利要求1所述的交错双栅慢波结构，其特征在于，所述余弦轮廓的余弦幅值小于等于栅体高度的一半。8.如权利要求1所述的交错双栅慢波结构，其特征在于，余弦轮廓的两端距其中心顶点的距离为余弦幅值的两倍。9.一种交错双栅慢波器件，包括如权利要求1所述的交错双栅慢波结构。2CN105575745A说明书1/4页一种半周期交错余弦端面栅慢波结构技术领域[0001]本发明属于微波真空电子器件领域，具体涉及到一种半周期交错余弦端面栅慢波结构。背景技术[0002]慢波结构主要应用于行波型微波真空电子器件，也可作为谐振腔用于扩展互作用型驻波器件，作用是降低在其中传输电磁波的相速度，使之与电子注保持同步，以获得注波之间有效的互作用，属于微波真空电子器件的核心部分。[0003]随着频率提高到太赫兹波段，最常用的慢波结构由于加工、散热等技术难题在使用时受到很大的限制，因此，新型慢波结构的探索工作得到了广泛的重视。目前，以美国加州大学戴维斯分校为主的研究人员提出的半周期交错双栅慢波结构是一类重要的慢波结构，如图1和图2所示，矩形波导1内的两个宽边上加载了两排矩形栅2，矩形栅通过半周期交错排列组成周期结构，栅端面间形成电子注通道3，其中a和b表示波导的宽边长和窄边长，栅的周期为p,矩形栅长度与波导宽边长a一致，栅宽和高分别为w和h，其中剖面线所示区域代表金属。这种矩形交错双栅慢波结构与圆形螺旋线慢波结构相比的优点在于固有电子注通道，加工工艺和组装工艺简单，降低了加工复杂度及成本。这种慢波结构的耦合阻抗和冷带宽适中，具有高工作频率和高功率的优点，但存在高频损耗高的特点。在太赫兹频段，低损耗性能十分重要，这是由于高频率意味着高频损耗较大，而且此时表面粗糙度越来越接近趋肤深度，在一定程度上增大了高频损耗。近年来，许多新型半周期交错双栅慢波结构的提出都是针对改变加载栅沿波导轴向剖面的形貌以期进一步改善高频特性的研究。公开号为CN203536356U、名称为“一种T形交错双栅慢波器件”的中国实用新型专利公开了一种将矩形栅体改进为T型栅体的慢波器件，如图3所示，通过“栅帽”两侧凸缘在电场中的尖端效应，对器件的性能进行改进。发明内容[0004]本发明的一个目的在于，通过优化垂直于波导轴线的栅体端面的轮廓来提供一种具有降低的高频损耗和拓展的带宽的交错双栅慢波结构。[0005]为达到上述目的，本发明提供一种具有半周期交错余弦端面栅体慢波结构的慢波器件。慢波结构具有在矩形波导的两个宽边上加载的半周期交错排列栅体的周期结构，在相对栅体间形成电子注通道。栅体在垂直于波导轴线的端