一種扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導制造技術

本實用新型專利技術公開了一種扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導，包括沿Z軸方向依次連通的至少2個最短波導周期結構和輸入輸出波導（1）。扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導通過若干U形彎波導、扭波導段和直波導構成。在應用在行波管等直線電磁波真空器件中時，與傳統的折疊波導相比，本實用新型專利技術克服了電子束通過傳統的慢波結構時存在的由于U形彎波導帶來的180度相差，可以更加有利于展寬電磁波源的工作帶寬。同時，本實用新型專利技術可以使直線電子束通道的數目增加到2根至多根，可以顯著改善束波互作用效率。該扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導可以實現各種波導、單脊波導或雙脊波導的緊湊型延遲線，特別是緊湊型行波管放大器的慢波結構等。

A twisted waveguide separated double ridged rectangular folded folded waveguide

The utility model discloses a twisted waveguide separated double ridge rectangular folded folded waveguide, which comprises at least 2 shortest waveguide periodic structures and an input and output waveguide (1) connected along the direction of the Z axis. A twisted waveguide separated double ridged rectangular folded folded waveguide consists of several U type curved waveguides, twisted waveguide segments and straight waveguides. In the application in the traveling wave tube line electromagnetic wave vacuum device, compared with the traditional folded waveguide, the utility model overcomes the defects of electron beam through the conventional slow wave structure when the U shape is bent 180 degrees to the band, can be more conducive to broadening the bandwidth for electromagnetic waves. At the same time, the utility model can increase the number of the linear electron beam channel to 2 to many, which can remarkably improve the beam wave interaction efficiency. The twisted waveguide separated double ridged rectangular folded folded waveguide can realize compact delay lines of various waveguides, single ridged waveguides or double ridged waveguides, especially slow wave structures of compact traveling wave tube amplifiers.

【技術實現步驟摘要】
一種扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導
本技術涉及一種電磁波傳輸線。具體地說，是涉及一種用于信號延遲或電磁波源的慢波結構的緊湊型扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導。
技術介紹
折疊傳輸線的第一個重要應用是作為信號延遲線，在雷達等系統中用于信號延遲。折疊傳輸線的第二個重要應用是在行波管放大器中作為慢波結構使用。這時，電子束沿一定直線電子通道傳播，而電磁波則沿著彎折的傳輸線傳播。雖然在折疊傳輸線內傳播的電磁波的相速很快，可以接近于光速，甚至大于光速，但在該直線電子通道中，電子束感受到的電磁波的相速可以遠遠低于光速。采用折疊傳輸線構成的行波管的電子束能量可以大大降低，有利于器件的小型化。傳統的折疊傳輸線一般采用傳輸線連續彎曲而成。比如波導延遲線將波導彎曲疊放。由于過小的彎曲曲率半徑將導致信號的反射，這種延遲線的體積通常都比較大。折疊波導行波管放大器中的普通的慢波結構采用矩形波導段與U形波導端分別交替連接構成，同樣有體積大的問題。普通的折疊波導行波管存在的另一個問題是帶寬問題。這種行波管中采用的折疊波導一般為二維結構，波導在一個過Z軸的平面，比如XZ平面內連續彎曲。在這種折疊波導中，沿Z軸傳播的電子在通過一個周期的折疊波導時，有兩個與電磁波相互作用的區域。在這兩個互作用區域中，傳輸的電子束感受到的電磁波的相位差除電磁波沿該折疊波導的彎折途徑傳輸所決定的相位差外，還包括由于傳輸線的180度彎折波導致的電磁場方向反向所決定的180度的所謂“形狀相位差”。這個形狀相位差的存在，使得沿Z軸方向傳播的電子束與沿折疊波導傳播的電磁波在沿Z方向的速度同步條件下，在同一周期中的兩個互作用區域中，電子束所受到的沿Z軸方向的作用力會切換方向，導致電磁波從電子束獲得的能量相互抵消。為了解決這個問題，電子束沿Z方向的速度與電磁波沿Z方向的平均相速必須失配。由此帶來了對折疊波導行波管的相對帶寬的嚴重限制。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種沒有形狀相位差的扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導。這種方案具有結構簡單、加工方便、工作頻率寬,結構緊湊等特點。為了實現上述目的，我們的方案為，斜扭耦合扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導，包括沿Z軸方向依次連通并重復的至少2個最短波導周期結構，還包括輸入輸出波導。存在一與Z軸平行的直線AB，所述直線AB與所述任意一個最短波導周期結構的交集為兩條互不直接相連的連續線段CD和線段EF。存在至少一根平行于Z軸的直線電子束通道；所述直線電子束通道與所述直線AB重合；所述線段CD通過所述最短波導周期結構中電磁波的電場強度的最大幅值點。所述任意最短波導周期結構的兩端面都與YZ平面平行；所述最短波導周期結構的橫截面的形狀為矩形；所述任一最短波導周期結構的兩端面的寬邊都與Y軸方向平行。最短波導周期結構的橫截面的形狀即U形彎波導的橫截面的形狀。或者，所述最短波導周期結構的兩端面都與YZ平面平行；所述最短波導周期結構的兩端面為單脊矩形波導；所述任一最短波導周期結構的兩端面中的任意端面的寬邊與Y軸方向平行，所述單脊矩形波導的脊位于該波導的一個寬邊上。或者，所述最短波導周期結構的兩端面都與YZ平面平行；所述最短波導周期結構的兩端面為雙脊矩形波導；所述任一最短波導周期結構的兩端面中的任意端面的寬邊與Y軸方向平行，所述雙脊矩形波導的雙脊分別位于該波導的兩個寬邊上。與傳統的扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導不同的是，當電磁波的頻率接近所述折疊波導的工作模式的截止頻率時，所述直線AB與所述任意一個最短波導周期結構的兩個交集處的電磁波的電場的方向相同。相比之下，在傳統的折疊波導行波管中的折疊波導中，由于所謂形狀相位差的存在，對應的電磁波的電場的方向相反。最短波導周期優選的方案一：相鄰2個最短波導周期結構直接連接，每一個最短波導周期結構至少包括2個分別位于Y軸兩側的U形彎波導，U形彎波導的凹口面向Y軸，同一最短波導周期結構內的2個U形彎波導采用波導段結構連接，一個U形彎波導的一端與另一個U形彎波導的一端之間采用波導段結構連接，每一個所述波導段結構包括一個位于Y軸上的波導段和2個分別位于波導段兩側的扭波導段，扭波導段位于U形彎波導的端部與波導段端面之間的間隙處。F最短波導周期優選的方案二：相鄰2個最短波導周期結構直接連接；每一個最短波導周期結構至少包括2個分別位于Y軸兩側的U形彎波導，U形彎波導的凹口面向Y軸，同一最短波導周期結構內的2個U形彎波導采用波導段結構連接，一個U形彎波導的一端與另一個U形彎波導的一端之間采用波導段結構連接，每一個所述波導段結構包括一個位于Y軸上的波導段和2個同時位于波導段一端的扭波導段，這2個同時位于波導段一端的扭波導段的軸線呈X狀交叉設置并靠接在一起，這2個同時位于波導段一端的扭波導段組成扭波導段組；同一最短波導周期結構內，Y軸一側的U形彎波導的一端部直接與波導段連接，Y軸另一側的U形彎波導的一端部直接與扭波導段連接，且整個扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導中，相鄰的2個扭波導段組分別位于Y軸兩側。扭波導段由至少3個疊放在一起并連通的通孔組成。具體的，所述扭波導段過平面A的切面為鏡像對稱平面；平面A為一個與YZ平面平行并與某一扭波導段相切的面；扭波導段過平面A的切面存在2個鏡像對稱軸，這2個鏡像對稱軸都與Y軸成45度夾角；扭波導段過平面A由至少3個疊放在一起并連通的通孔組成。所述每個最短波導周期結構中的2個U形彎波導為H面U形彎波導。所述每個最短波導周期結構中的2個U形彎波導為E面U形彎波導。所述扭波導段的兩端面互相平行；所述扭波導段的兩端面之間的距離小于該扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導的中心工作頻率對應的自由空間中的波長的0.2倍。為了便于建模計算，所述通孔的橫截面形狀為矩形。所述各矩形通孔通過其相鄰邊連通。為了改善該扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導在寬頻段內的匹配，所述2個U形彎波導和/或2個波導段的橫截面的至少一個形狀參數隨該扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導的中心線的相對變化大于10%。否則，由所述最短波導周期結構沿Z方向重復連接構成的扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導在某些頻率點可能因反射的疊加導致電磁波無法順利傳播。這里的所述扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導的中心線通過由電磁波信號在該扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導中的最大電場強度幅值點。斜扭耦合扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導通過采用扭波導克服傳統折疊波導的形狀相位差，方法是讓波導在做180度彎曲的同時，電磁波的電場極化方向也完成180度的旋轉。一種情況，所述每個最短波導周期結構中的2個U形彎波導為H面U形彎波導；所述4個扭波導段之間通過U形彎波導或波導段相互連通。另一種情況，每兩個扭波導互相直接相連構成一組。所述兩個直接相連的扭波導段之間繞一平行于X軸的直線成一定角度，以60度為最佳。兩組扭波導之間通過一個U形彎波導和一個E面U形彎波導相連。本技術提出了采用矩形波導、單脊波導、雙脊波導或其它形狀的波導的各種周期性扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導。在已有的傳統的折疊波導的基礎上，很好地解決了形狀相位差帶來的電子束與電磁波之間的寬頻帶同步問題。該技術也可以用作緊湊的信號延遲線。采用該扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導作為行波管的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導，其特征在于，包括沿Z軸方向依次連通并重復的至少2個最短波導周期結構和輸入輸出波導（1）;所述最短波導周期結構指在Z方向長度最短的波導周期；X軸、Y軸和Z軸構成直角坐標系并符合右手定則；?O點為坐標系原點；相鄰2個最短波導周期結構直接連接，每一個最短波導周期結構至少包括2個分別位于Y軸兩側的U形彎波導（4）；U形彎波導的凹口面向Y軸；同一最短波導周期結構內的2個U形彎波導（4）采用波導段結構連接；一個U形彎波導（4）的一端與另一個U形彎波導（4）的一端之間采用波導段結構連接；每一個所述波導段結構包括一個位于Y軸上的波導段（2）和2個分別位于波導段（2）兩側的扭波導段（5）；扭波導段（5）位于U形彎波導（4）的端部與波導段（2）端面之間的間隙處；所述最短波導周期結構的兩端面都與YZ平面平行；所述最短波導周期結構的兩端面為雙脊矩形波導；所述任一最短波導周期結構的兩端面中的任意端面的寬邊與Y軸方向平行，所述雙脊矩形波導的雙脊分別位于該波導的兩個寬邊上；扭波導段（5）由至少3個疊放在一起并連通的通孔（51）組成。

【技術特征摘要】
1.一種扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導，其特征在于，包括沿Z軸方向依次連通并重復的至少2個最短波導周期結構和輸入輸出波導（1）;所述最短波導周期結構指在Z方向長度最短的波導周期；X軸、Y軸和Z軸構成直角坐標系并符合右手定則；O點為坐標系原點；相鄰2個最短波導周期結構直接連接，每一個最短波導周期結構至少包括2個分別位于Y軸兩側的U形彎波導（4）；U形彎波導的凹口面向Y軸；同一最短波導周期結構內的2個U形彎波導（4）采用波導段結構連接；一個U形彎波導（4）的一端與另一個U形彎波導（4）的一端之間采用波導段結構連接；每一個所述波導段結構包括一個位于Y軸上的波導段（2）和2個分別位于波導段（2）兩側的扭波導段（5）；扭波導段（5）位于U形彎波導（4）的端部與波導段（2）端面之間的間隙處；所述最短波導周期結構的兩端面都與YZ平面平行；所述最短波導周期結構的兩端面為雙脊矩形波導；所述任一最短波導周期結構的兩端面中的任意端面的寬邊與Y軸方向平行，所述雙脊矩形波導的雙脊分別位于該波導的兩個寬邊上；扭波導段（5）由至少3個疊放在一起并連通的通孔（51）組成。2.根據權利要求1所述的一種扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導，其特征在于，存在一與Z軸平行的直線AB，所述直線AB與所述任意一個最短波導周期結構的交集為兩條互不直接相連的連續線段CD和線段EF。3.根據權利要求2所述的一種扭波導分離式雙脊矩形扭轉折疊波導，其特征在于，存在至少一根平行于Z軸的直線電子束通道（7）；所述直線電子束通道（7）與所述直線AB重合；所述線段CD通過...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王清源，
申請(專利權)人：成都賽納為特科技有限公司，
類型：新型
國別省市：四川,51