[发明专利]一种平面多通道慢波结构

说明书

本发明公开了一种平面多通道慢波结构，通过在介质底板上加工四条传输方向相同、依次排列并平行对齐的金属慢波线，同时加载相同的工作电压，并使用同一电子注。其中，两两相同的慢波线采用首尾连接进行串联，组成两组串联的金属慢波线，这样每组串联的金属慢波线中，将放大后的电磁波信号会回传给注波互作用起始的地方即电子束减速前的位置，再次进行注波互作用达到进一步放大电磁信号的目的，从而显著提高增益。同时，由于两组串联的金属慢波线工作在连续的不同频段，因此在不影响注波互作用效率的前提下可以明显提高工作带宽。相对于使用多个行波管的方案，本发明平面多通道慢波结构可以大大减小设备体积。

技术领域

本发明属于真空电子器件技术领域，更为具体地讲，涉及行波管、速调管等真空电子器件中的一种平面多通道慢波结构。

背景技术

真空电子器件是一类利用高能电子注与电磁波信号互作用后将高能电子注动能转化为电磁波能量的功率放大器件，包括行波管、速调管、返波管、回旋管等。慢波结构是行波管的核心部件，其结构决定了行波管的主要工作性能。在慢波结构中，电磁波相速度小于真空中光速。通过合适的电子枪可以将电子束加速到略大于电磁波相速度，此时电子发生切伦科夫辐射，将能量交给电磁波，达到电磁波功率放大的目的，这就是行波管的基本工作原理。行波管在大功率、高频率微波器件领域有难以取代的优势。

在近些年来，随着军用和民用科技的发展，对高频率、高功率器件的需求越来越迫切，小型化、高功率、宽频带、高效率成为了行波管的主要发展趋势。随着工作频率的提高，慢波结构的尺寸也在逐渐减小，相应的整个慢波结构的功率容量会受到一定限制，并且现如今的精细加工技术的局限性也成为了限制行波管发展的关键因素之一。

在高频率电真空微波器件的发展过程中，高功率、宽频带、易于加工一直是研究者所追寻的目标。由于平面加工技术，即电路板刻蚀加工相对较为成熟，易于设计和加工实现，因此平面慢波结构得到关注。

平面慢波结构由金属慢波线和介质板或介质夹持杆组成，不同以往螺旋线等三维慢波结构，平面金属慢波线拥有尺寸小、易于散热、易于加工的优点，同时其色散特性决定了较小的归一化相速度，这意味着使用较小的工作电压(5000V甚至更低)就可以实现信号放大。

然而，在现有的平面慢波结构中，工作带宽和增益不可兼得等问题还没有得到很好的解决。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种平面多通道慢波结构，以提高平面慢波结构的工作带宽和增益。

为实现上述发明目的，本发明平面多通道慢波结构，包括：

一片金刚石、硅、或二氧化硅等介质底板；

其特征在于，还包括：

四条传输方向相同、依次排列并平行对齐的金属慢波线，通过蚀刻、焊接等方式加工在介质底板上，这些金属慢波线具有相同或者相近的工作电压和增益，使用同一个电子注；

其中，第一、第二条慢波线相同，工作在同一频段即第一频段，第一条慢波线的微波输出端口与第二条慢波线微波输入端口相连接，第三、第四条慢波线相同，工作在与另一同一频段即第二频段，第三条慢波线的微波输出端口与第四条慢波线微波输入端口相连接；第一、第二频段为连续的不同频段即一个频段的下限是另一个频段的上限；

待放大电磁波信号分别同时输入到第一、三金属慢波线的微波输入端口，经过放大的电磁波信号从第二、四金属慢波线的微波输出端口输出，然后合成一路放大的电磁波信号。

本发明的目的是这样实现的。