[发明专利]一种适用于交错双栅的阶梯型能量耦合结构

说明书

本发明属于电真空器件领域，具体涉及一种适用于交错双栅的阶梯型能量耦合结构。本发明通过阶梯化的设计能量耦合结构，用以衔接矩形波导和矩形交错双栅慢波结构，在工作频带内达到的反射系数达到‑20db以下，传输系数接近于0，实现了微波信号能量很好地耦合到矩形交错双栅慢波结构和从矩形交错双栅慢波结构中提取出来的作用。在既能完成主体指标的前提下，相较现有的能量耦合结构大大降低了结构复杂度，从而降低了实际加工的难度以及工艺要求。

技术领域

本发明属于电真空器件领域，具体涉及一种适用于交错双栅的阶梯型能量耦合结构。

背景技术

行波管作为目前使用最多的微波真空电子器件，具有高增益、宽频带、高效率以及低噪声和能全天候工作等特点，广泛应用于雷达、电子对抗、通信、遥感等领域。慢波结构作为行波管实现微波信号的产生及放大的核心部件，决定了该器件的工作性能。常用的慢波结构有螺旋线、耦合腔、折叠波导以及矩形交错双栅等。

矩形交错双栅作为慢波电路具有高频损耗小、耦合阻抗高、互作用面积大、散热性好以及线性工作度好等特性，是一种极具高频潜力的慢波结构。矩形交错双栅慢波结构是由在矩形波导的两个宽边分别放置固定交错位置的矩形栅构成。如果直接由传统矩形波导连接到矩形交错双栅慢波结构，会导致结构的不连续性大，从而造成较大反射。因此在交错双栅慢波结构中输入输出能量耦合器是不可缺少的一部分，它是将信号匹配输入互作用电路并将放大后的信号匹配输出的装置，其性能会直接影响到整管的性能，如果设计不好会引起严重的信号反射。

赖剑强等提出了一种适用于矩形交错双栅慢波结构的输入输出能量耦合结构，其正视图如图1所示。由于该过渡结构尺寸参数较多，而且在高频工作时尺寸会达到毫米甚至是亚毫米量级，因此这种过渡结构的仿真设计相对困难，同时在加工时对工艺精度的要求很高，结合目前的工艺水平来看，在实际加工上有很大困难。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为解决现有交错双栅的阶梯型能量耦合结构结构复杂导致仿真设计相对困难以及对制造加工和工艺精度要求较高的问题，本发明提供了一种适用于交错双栅的阶梯型能量耦合结构。

具体技术方案如下：

一种适用于交错双栅的阶梯型能量耦合结构，其正视图如图2所示。

该阶梯型能量耦合结构的两端分别与矩形波导和交错双栅慢波结构相连接，作为矩形波导和交错双栅慢波结构之间的过渡段。与其相连的矩形波导的宽边长度为w，窄边长度为b；与其相连的交错双栅慢波结构由一个矩形波导以及矩形波导的宽边上下两侧交错排列的矩形栅共同组成，交错双栅慢波结构中的矩形波导与适用于交错双栅的阶梯型能量耦合结构一端连接的矩形波导结构相同；矩形栅和矩形波导的宽边长度均为w，矩形栅的高度为h，矩形波导窄边为b，交错双栅慢波结构的总高度为2h+b。交错双栅慢波结构单周期长度为p，矩形栅之间间隔为g，矩形栅的窄边长度为p-g。矩形交错双栅慢波结构的正视图如图3所示，俯视图如图4所示。

适用于交错双栅的阶梯型能量耦合结构，其两端分别与矩形波导和交错双栅慢波结构相连接，作为矩形波导和交错双栅慢波结构之间的过渡段。

阶梯型能量耦合结构的宽边长度与矩形波导和交错双栅慢波结构的长度一致均为w；窄边长度即高度，分别与矩形波导和交错双栅慢波结构的长度相同，从矩形波导一端至交错双栅慢波结构一端呈阶梯式的逐渐变大，且其两端的总高度差为2h；从与交错双栅慢波结构相连端开始，窄边上下两面的阶梯幅度相互对称，第一阶降低的高度为2a1，阶梯长度为L1，第二阶降低的高度为2a2，阶梯长度为L2，第三阶降低的高度2a3，阶梯长度为L3，最后一段阶梯降低高度为2a4，阶梯降低的高度总和为2h，即a1+a2+a3+a4＝h。