一种余弦栅加载折叠波导慢波结构.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CN105513927A(43)申请公布日2016.04.20(21)申请号201511021434.0(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代理人张雪梅付生辉(51)Int.Cl.H01J23/26(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种余弦栅加载折叠波导慢波结构(57)摘要本发明公开一种余弦栅加载折叠波导慢波结构。根据本发明的折叠波导慢波结构中，具有周期性结构的折叠波导中相邻直波导段之间的各栅垂直于慢波结构轴线的端面在波导连接段一侧具有余弦轮廓。根据本发明的慢波结构，余弦轮廓的波峰与电子注通道相对应，使直波导段和波导连接段形成类脊波导状，获得独特的冷特性，大幅降低了电磁波的截止频率，提高了冷带宽，在电子注通道附近的互作用区具有纵向电场最大值，拓展磁场最大值所在波导宽边两端的空间，降低高频损耗。本发明基于先进的三维加工技术实现三维复杂结构，提高了折叠波导慢波结构的冷特性参数，适于短毫米波及太赫兹器件性能的提高。CN105513927ACN105513927A权利要求书1/1页1.一种折叠波导慢波结构，其特征在于，具有周期性结构的折叠波导中相邻直波导段之间的各栅垂直于慢波结构轴线的端面在波导连接段一侧具有余弦轮廓。2.如权利要求1所述的折叠波导慢波结构，其特征在于，该折叠波导慢波结构包括一个贯穿各栅的电子注通道，所述余弦轮廓的周期为该栅所对应边的边长，余弦轮廓的波峰与电子注通道的中心相对应。3.如权利要求1所述的折叠波导慢波结构，其特征在于，该折叠波导慢波结构包括多个贯穿各栅的电子注通道，所述余弦轮廓具有相应多个余弦周期，余弦轮廓的各波峰与相应电子注通道的中心相对应。4.如权利要求1所述的折叠波导慢波结构，其特征在于，所述余弦轮廓的余弦幅值小于或等于直波导段栅高度的一半。5.如权利要求1所述的折叠波导慢波结构，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。6.如权利要求1所述的折叠波导慢波结构，其特征在于，所述电子注通道位于直波导段栅的余弦轮廓内。7.一种折叠波导慢波器件，包括如权利要求1所述的折叠波导慢波结构。2CN105513927A说明书1/4页一种余弦栅加载折叠波导慢波结构技术领域[0001]本发明属于微波真空电子器件领域，具体涉及到一种余弦栅加载折叠波导慢波结构。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]加工技术对慢波结构起着决定性作用，在微波频段，基于机械加工的螺旋线及耦合腔慢波结构是两种最常用的慢波结构。随着频率提高到短毫米波段甚至太赫兹频域，基于MEMS加工技术的平面型慢波结构的探索工作得到了广泛的重视，如折叠波导慢波结构和交错双栅慢波结构。近期，3D打印等更先进的加工技术获得了快速的发展，利用3D打印技术制造慢波结构结构，可以通过复杂设计的三维结构提高慢波结构的性能并简化工艺。近期，美国已经启动了基于先进技术的下一代真空电子学研究计划，开展这方面的研究工作。[0004]根据目前国内外短毫米波及太赫兹真空电子器件的研制情况，折叠波导已经成为最常用的一种慢波结构。如图1所示，折叠波导慢波结构是将矩形波导沿电场面弯曲，组成一系列直波导段和波导连接段的周期结构，电子注通道位于折叠波导慢波结构的中轴线上，其中a表示波导的宽边长，b为波导的窄边长，几何周期为p，直波导段高度为h，电子注通道半径为rc。为了提高折叠波导慢波结构的耦合阻抗，国内外学者提出了多种新型折叠波导慢波结构，设计思路均是在折叠波导的几何形状结构上加载一定的二维几何结构，通过简单的金属脊或空气槽的加载，改善其性能。由于加载了几何结构的折叠波导仍基于二维平面结构，基于更复杂机构进行优化的效果仍有很大潜力。[0005]随着三维加工技术的发展，利用先进的三维加工技术实现三维复杂结构能力不断提高，使得通过设计具有复杂结构的器件来获得改进的性能成为可能。发明内容[0006]本发明的目的在于，通过改进设计结构，得到具有优异冷特性的三维慢波结构。[0007]根据本发明的一个方面，提供一种折叠波导慢波结构，其特征在于，[0008]具有周期性结构的折叠波导中相邻直波导段之间的各栅垂直于慢波结构轴线的端面在波导连接段一侧具有余弦轮廓。[0009]优选地，该折叠波导慢波结构包括一个贯穿各栅的电子注通道，所述