[发明专利]一种用于行波管的矩形慢波线

说明书

技术领域

本发明属于微波真空电子器件技术领域，更为具体地讲，涉及一种行波管的注-波互作用结构：矩形慢波线。

背景技术

行波管是真空微波电子学领域内应用最为广泛的一类微波功率放大器件，具有功率大、效率高、增益高、频带宽和寿命长等特点，广泛应用于雷达、制导、干扰、通信、微波遥感、辐射测量等领域，其性能直接决定着装备的水平。慢波线(慢波结构)作为注—波互作用的核心部件，其性能优劣直接决定了行波管的技术水平。

螺旋线及其变态和耦合腔一直是行波管中最广泛采用的两大类慢波结构。螺旋线慢波结构虽然具有频带宽的优点，但其功率容量受到螺旋线散热能力的限制而相对较小；耦合腔慢波结构虽然具有比螺旋线高一个数量级的功率电平，由于带边振荡的影响，其带宽较窄。

另外，随着行波管向毫米波及更高频段发展，慢波结构器件的尺寸将变得非常小，传统的螺旋线和耦合腔将面临精密加工以及装配的巨大困难和挑战。因此，探求新型的能工作在毫米波段，具有比耦合腔更宽频带和比螺旋线更高功率容量的慢波结构是行波管发展的主要方向之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种用于行波管的矩形慢波线，以提高耦合阻抗、功率容量和带宽，同时，便于进行精密加工和装配。

为实现上述发明目的，本发明用于行波管的矩形慢波线，包括：

矩形屏蔽筒，由一个矩形脊波导构成，其上下宽边的内长度为W，左右窄边的内长度为H，壁厚为D，W可以大于或者等于H；两个对称分布的脊位于上下宽边中心，脊宽为B，脊高度为h，脊的长度与矩形脊波导的长度相等，为L；

其特征在于，还包括：

多个尺寸完全相同的金属矩形环，沿纵向(矩形屏蔽筒的长度方向)周期性排列在矩形屏蔽筒中轴线上，每个金属矩形环外方内圆，内圆半径为r，外方形宽度为A,金属矩形环厚度为S，金属矩形环的排列周期为P；

金属矩形环的内圆部分，则构成行波管的电子注通道；

金属矩形环的内圆半径r、外正方形宽度A、金属矩形环厚度S满足：2r<A<H-2h,0<r<0.5A,0<S<P；金属脊宽度B、高度h满足：0<B≤W,0≤h<0.5(H-A)；周期排列的金属矩形环总长度与矩形屏蔽筒长度L相等，L应满足L＝nP(n个金属矩形环)或L＝nP+S(n+1个金属矩形环)，或L＝nP-S(n-1个金属矩形环)；

两块金属平板，分别位于金属矩形环与矩形屏蔽筒两个窄边之间，并平行于矩形屏蔽筒宽边，两块金属平板将金属矩形环和矩形屏蔽筒窄边连接在一起，金属平板的厚度为T,纵向长度为L。

本发明的发明目的是这样实现的：

本发明用于行波管的矩形慢波线，将矩形脊波导作为矩形屏蔽筒，并在此基础上，加入n个或n+1或n-1个外方内圆的金属矩形环以及两块金属平板。矩形脊波导由矩形波导上下宽边中间处加载金属脊构成，该矩形脊波导作为慢波结构的外屏蔽筒，n个或n+1或n-1个金属矩形环的圆心与矩形脊波导的中心轴线重合，金属矩形环沿轴向周期性分布，金属矩形环的内圆部分，则构成行波管的电子注通道；在金属矩形环与矩形屏蔽筒窄边之间，有两块平行于矩形屏蔽筒宽边的金属平板将金属矩形环和外屏蔽筒连接在一起。这样本发明用于行波管的矩形慢波线是一种全金属的慢波线，完全不用介质支撑杆来固定金属矩形环，金属平板直接与矩形屏蔽筒连接，因而热传导性大为改善，耦合阻抗更高，相比螺旋线行波管明显提高了功率容量。同时由于采用了脊加载结构，带宽也较宽。且该矩形结构在毫米波频段，在去掉矩形脊波导上下宽边(包括脊)后的部分即金属矩形环、两块金属平板以及矩形屏蔽筒窄边可直接用电火花线切割整体加工，然后将上下宽边(包括脊)与其焊接即成，加工简单，整体性好，加工精度高，装配简单并容易保证精度，散热好。

附图说明

图1是本发明用于行波管的矩形慢波线一种具体实施方式结构图；

图2是图1所示的矩形慢波线的纵剖面图；

图3是图1所示的矩形慢波线的横截面图；

图4是图1所示的矩形慢波线的加工示意图；

图5是本发明用于行波管的矩形慢波线的耦合阻抗曲线图；

图6是本发明用于行波管的矩形慢波线的色散曲线图。

具体实施方式