[发明专利]一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构

说明书

本发明公开了一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构，属于电真空器件技术领域，由一个长方体壳体、壳体内上方分布着的多个余弦栅齿、下方分布着的多个正弦栅齿构成。相邻两个余弦栅齿之间形成电子注通道，电子注通道内布置圆形电子注，相邻两个正弦栅齿之间作为高频系统，共同组成所述多电子注通道慢波结构。本发明提供的一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构适合工作于高次空间谐波，能够满足太赫兹波段的要求，同时本发明拥有天然的圆电子注通道，在不降低电子注电流密度的条件下可以实现远距离传输，能够有效地进行注‑波互作用。

技术领域

本发明涉及微波电真空器件技术领域，具体涉及一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构。

背景技术

微波电真空器件是利用带电粒子在真空环境中实现微波信号的振荡或放大的一种器件。新一代电真空器件不仅要求高频率、高功率、高效率，还要求高可靠性、简单易加工等特点，才能够满足新的应用需求和挑战。

固态器件的高速发展以及航天、军事领域的迫切需求，给电真空器件带来了挑战和机遇。行波管正朝着太赫兹频段迈进。太赫兹波是指频率从0.1～10.0THz,即波长在0.03～3.00mm的一种电磁波，具有适中的波束宽度以及较大的系统带宽。作为人类了解和开发最少的电磁波段，太赫兹波段被称为“探索电磁波谱的最后一段空隙”。

寻求新型的慢波结构一直是微波管科研工作者们努力探索的目标。目前常规的慢波结构有折叠波导、交错双栅、正弦波导、螺旋线慢波结构等，很多研究人员聚焦于对上述慢波结构进行改进以期得到更加优良的慢波特性，如脊加载、翼加载、削顶、挖孔(槽)等，但这无疑会增加结构本身的复杂性，从而带来加工难度大、散热差等问题。

现有的慢波结构包括一个长方体壳体、壳体内上方为带状电子注、下方分布着的多个正弦栅齿，带状电子注尺寸为a×b，栅齿周期为p2，高为h2，宽边长度为w。带状电子注虽然具有高功率输出、具有较小的电流密度、较弱的空间电荷效应和较高的导流系数的优点，但是具有难以聚焦、实现远距传输的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构，解决现有的慢波结构采用带状电子注导致难以聚焦、实现远距传输的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种具有三角函数轮廓的多电子注通道慢波结构，包括长方形壳体，所述长方形壳体内下方分布的多个正弦栅齿，相邻两个正弦栅齿之间为高频系统，所述长方形壳体内上方分布的多个余弦栅齿，相邻两个余弦栅齿之间形成电子注通道，在电子注通道布置圆形电子注，所述正弦栅齿和余弦栅齿相互正交。

本发明的工作原理：

本发明所述的慢波结构包括一个长方体壳体、壳体内上方分布着的多个余弦栅齿、下方分布着的多个正弦栅齿。这一慢波结构作为电子注的控制和能量交换机构，使电磁波以行波形式沿慢波结构行进，同时使电子注以与行波高次空间谐波相速基本相同的速度与行波场一起前进。在这一运动过程中，电子注与场持续地相互作用，使高频信号在相应频带范围内得到增强，即完成注-波互作用。

本发明通过在长方形壳体内上方分布的多个余弦栅齿，相邻两个余弦栅齿之间形成电子注通道，在电子注通道布置圆形电子注，不仅能够满足太赫兹波段对大电流密度的要求，且在现有的磁聚焦系统下能够实现电子注远距离传输，使注-波互作用时间延长，能量交换效果明显，如此本发明解决了现有的慢波结构采用带状电子注导致难以聚焦、实现远距传输的问题。

本发明电子注通道数量可以根据需求进行增减，具有灵活多变的结构属性；且本发明主体结构比较简单，加工难度降低。

本发明所述慢波结构适合工作于高次空间谐波，在尺寸相差不大的情况下能够工作于太赫兹频段，降低了加工难度

进一步地，多个余弦栅齿的边缘轮廓形状呈余弦函数分布；多个正弦栅齿的边缘轮廓形状呈正弦函数分布。