[发明专利]一种适用于多注集成梳齿型慢波结构的能量过渡系统

说明书

本发明公开一种适用于多注集成梳齿型慢波结构的能量过渡系统，应用于真空电子技术领域，针对现有的能量传输系统所存在的传输损耗较大的问题，本发明的能量过渡系统包括若干列纵向呈周期p分布的金属柱，且各列金属柱高度沿纵向减小排列，且所述金属柱顶端为曲面，所述曲面与该列金属柱高度变化所形成的曲线在该金属柱位置的部分曲线重合；还包括包裹所有金属柱的波导结构，所述波导结构宽度沿每列金属柱高度减小方向增加，本发明使得能量能够很好的耦合进慢波结构，同时放大的能量较好的输出。

技术领域

本发明属于真空电子技术领域，特别涉及一种慢波结构的能量过渡技术。

背景技术

随着太赫兹频谱资源的开发利用，太赫兹技术在超高速空间通信、超高分辨率雷达成像、生物检测、生物医学、国家安全等领域具有重要的应用价值和战略价值，同时太赫兹技术的潜在应用价值得到世界范围的广泛认可。而太赫兹行波管因其频带宽、功率高等特性成为目前使用较多的一类太赫兹辐射源，在行波管中最重要的结构就是其周期性慢波结构，它对行波管的功率、效率与频带等特性有着非常重要的作用。传统的行波管的慢波结构有螺旋线、耦合腔、折叠波导等，随着工作频段上升到太赫兹波段时，慢波结构的几何尺寸大大减小，受当前加工工艺水平的影响，增大了制管的难度；由于电子注通道减小，带来电流的骤减，同时功率大大降低，直接制约了太赫兹应用和推广。

多注集成梳齿型慢波结构作为一种新型太赫兹慢波结构具有全金属，热耗散能力强，易于加工，并且具有多个天然的适用于圆形电子注的通道，在提高电子注数量、电流、降低加工难度的同时扩展了工作带宽，弥补了太赫兹器件耦合阻抗较低的问题。但是，这种慢波结构的能量耦合结构并不成熟。现有技术是采用高度阶梯式渐变的金属柱能够过渡结构进行能量耦合。这种结构目前仅适用于双排金属柱、四排金属柱的梳齿型慢波结构，且面临着传输损耗较大、无法适应一体化集成加工的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决多注集成梳齿型慢波结构的传输问题，克服现有技术中的能量过渡结构应用到更多电子注的慢波结构中存在的反射大和带宽窄的问题，提出一种适用于多注集成梳齿型慢波结构的能量过渡系统；采用金属柱高度沿曲面渐变和波导外壳宽度线性渐变构成，满足当前太赫兹技术对多电子注慢波结构的发展需求，对任意多注集成梳齿型慢波结构有较好的耦合。

本申请采用的技术方案为：一种适用于多注集成梳齿型慢波结构的能量过渡系统，包括若干列纵向呈周期p分布的金属柱，且各列金属柱高度沿纵向线性或非线性减小，且各列金属柱顶端形状与该列金属柱高度的线性或非线性曲线变化一致；还包括包裹所有金属柱的波导结构；所述波导结构高度不变，宽度沿每列金属柱高度减小方向增加。

进一步地，所述每列包括n个金属柱，所述金属柱横向宽度均为w，纵向长度均为s。

更进一步地，每列相邻两个金属柱之间间隔为p-s。

进一步地，相邻两列金属柱之间间隔为t。

进一步地，所述能量过渡系统中各列金属柱中高度最高的金属柱高度小于或等于多注集成梳齿型慢波结构中金属柱的高度；所述各列金属柱中高度最小的金属柱高度大于0。

本发明的有益效果：本发明提出一种适用于多注集成梳齿型慢波结构的能量过渡系统，采用金属柱高度的线性渐变和波导外壳宽度线性渐变结构构成，通过将两个多注集成梳齿型慢波结构的能量过渡系统分别连接在慢波结构的两侧，实现将外部信号很好的馈入到慢波结构中，同时将慢波系统中放大的能量信号馈出，使得高频系统在减小传输损耗的同时扩展了工作带宽；本申请的能量过渡系统包括以下优点：

1)相比于现有技术的能量过渡结构采用金属柱高度阶梯式渐变、外壳使用矩形波导，本申请采用金属柱高度的线性渐变和波导外壳宽度线性渐变，可采用一体成型的技术不需要对单独的金属柱柱高进行切削，使得加工更简单，同时满足当前太赫兹技术对多电子注慢波结构的发展需求，对任意多注集成梳齿型慢波结构有较好的耦合；