一種扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)，包括沿Z軸方向依次連通的至少2個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)和輸入輸出波導(dǎo)（1）。扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)通過若干U形彎波導(dǎo)、扭波導(dǎo)段和直波導(dǎo)構(gòu)成。在應(yīng)用在行波管等直線電磁波真空器件中時(shí)，與傳統(tǒng)的折疊波導(dǎo)相比，本實(shí)用新型專利技術(shù)克服了電子束通過傳統(tǒng)的慢波結(jié)構(gòu)時(shí)存在的由于U形彎波導(dǎo)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(shí)，本實(shí)用新型專利技術(shù)可以使直線電子束通道的數(shù)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(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)可以實(shí)現(xiàn)各種波導(dǎo)、單脊波導(dǎo)或雙脊波導(dǎo)的緊湊型延遲線，特別是緊湊型行波管放大器的慢波結(jié)構(gòu)等。

A twisted waveguide separated single ridge rectangular folded folded waveguide

The utility model discloses a twisted waveguide separated single ridge rectangular folded folded waveguide, comprising at least 2 shortest waveguide periodic structures and an input and output waveguide (1) connected in turn along the direction of the Z axis. The twisted waveguide separated single 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 single 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(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)
本技術(shù)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(jié)構(gòu)的緊湊型扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)。
技術(shù)介紹
折疊傳輸線的第一個(gè)重要應(yīng)用是作為信號延遲線，在雷達(dá)等系統(tǒng)中用于信號延遲。折疊傳輸線的第二個(gè)重要應(yīng)用是在行波管放大器中作為慢波結(jié)構(gòu)使用。這時(shí)，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(nèi)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(yuǎn)遠(yuǎn)低于光速。采用折疊傳輸線構(gòu)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(tǒng)的折疊傳輸線一般采用傳輸線連續(xù)彎曲而成。比如波導(dǎo)延遲線將波導(dǎo)彎曲疊放。由于過小的彎曲曲率半徑將導(dǎo)致信號的反射，這種延遲線的體積通常都比較大。折疊波導(dǎo)行波管放大器中的普通的慢波結(jié)構(gòu)采用矩形波導(dǎo)段與U形波導(dǎo)端分別交替連接構(gòu)成，同樣有體積大的問題。普通的折疊波導(dǎo)行波管存在的另一個(gè)問題是帶寬問題。這種行波管中采用的折疊波導(dǎo)一般為二維結(jié)構(gòu)，波導(dǎo)在一個(gè)過Z軸的平面，比如XZ平面內(nèi)連續(xù)彎曲。在這種折疊波導(dǎo)中，沿Z軸傳播的電子在通過一個(gè)周期的折疊波導(dǎo)時(shí)，有兩個(gè)與電磁波相互作用的區(qū)域。在這兩個(gè)互作用區(qū)域中，傳輸?shù)碾娮邮惺艿降碾姶挪ǖ南辔徊畛姶挪ㄑ卦撜郫B波導(dǎo)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(dǎo)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(gè)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(dǎo)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(gè)互作用區(qū)域中，電子束所受到的沿Z軸方向的作用力會切換方向，導(dǎo)致電磁波從電子束獲得的能量相互抵消。為了解決這個(gè)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(dǎo)行波管的相對帶寬的嚴(yán)重限制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提供一種沒有形狀相位差的扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)。這種方案具有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、工作頻率寬,結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，我們的方案為，斜扭耦合扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)，包括沿Z軸方向依次連通并重復(fù)的至少2個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)，還包括輸入輸出波導(dǎo)。存在一與Z軸平行的直線AB，所述直線AB與所述任意一個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的交集為兩條互不直接相連的連續(xù)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(dǎo)周期結(jié)構(gòu)中電磁波的電場強(qiáng)度的最大幅值點(diǎn)。所述任意最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的兩端面都與YZ平面平行；所述最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的橫截面的形狀為矩形，最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的橫截面的形狀即U形彎波導(dǎo)的橫截面的形狀；所述任一最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的兩端面的寬邊都與Y軸方向平行。或者，所述最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的兩端面都與YZ平面平行；所述最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的兩端面為單脊矩形波導(dǎo)；所述任一最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)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(dǎo)的脊位于該波導(dǎo)的一個(gè)寬邊上。或者，所述最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的兩端面都與YZ平面平行；所述最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的兩端面為雙脊矩形波導(dǎo)；所述任一最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)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(dǎo)的雙脊分別位于該波導(dǎo)的兩個(gè)寬邊上。與傳統(tǒng)的扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)不同的是，當(dāng)電磁波的頻率接近所述折疊波導(dǎo)的工作模式的截止頻率時(shí)，所述直線AB與所述任意一個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的兩個(gè)交集處的電磁波的電場的方向相同。相比之下，在傳統(tǒng)的折疊波導(dǎo)行波管中的折疊波導(dǎo)中，由于所謂形狀相位差的存在，對應(yīng)的電磁波的電場的方向相反。最短波導(dǎo)周期優(yōu)選的方案一：相鄰2個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)直接連接，每一個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)至少包括2個(gè)分別位于Y軸兩側(cè)的U形彎波導(dǎo)，U形彎波導(dǎo)的凹口面向Y軸，同一最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)內(nèi)的2個(gè)U形彎波導(dǎo)采用波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)連接，一個(gè)U形彎波導(dǎo)的一端與另一個(gè)U形彎波導(dǎo)的一端之間采用波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)連接，每一個(gè)所述波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)包括一個(gè)位于Y軸上的波導(dǎo)段和2個(gè)分別位于波導(dǎo)段兩側(cè)的扭波導(dǎo)段，扭波導(dǎo)段位于U形彎波導(dǎo)的端部與波導(dǎo)段端面之間的間隙處。F最短波導(dǎo)周期優(yōu)選的方案二：相鄰2個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)直接連接；每一個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)至少包括2個(gè)分別位于Y軸兩側(cè)的U形彎波導(dǎo)，U形彎波導(dǎo)的凹口面向Y軸，同一最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)內(nèi)的2個(gè)U形彎波導(dǎo)采用波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)連接，一個(gè)U形彎波導(dǎo)的一端與另一個(gè)U形彎波導(dǎo)的一端之間采用波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)連接，每一個(gè)所述波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)包括一個(gè)位于Y軸上的波導(dǎo)段和2個(gè)同時(shí)位于波導(dǎo)段一端的扭波導(dǎo)段，這2個(gè)同時(shí)位于波導(dǎo)段一端的扭波導(dǎo)段的軸線呈X狀交叉設(shè)置并靠接在一起，這2個(gè)同時(shí)位于波導(dǎo)段一端的扭波導(dǎo)段組成扭波導(dǎo)段組；同一最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)內(nèi)，Y軸一側(cè)的U形彎波導(dǎo)的一端部直接與波導(dǎo)段連接，Y軸另一側(cè)的U形彎波導(dǎo)的一端部直接與扭波導(dǎo)段連接，且整個(gè)扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)中，相鄰的2個(gè)扭波導(dǎo)段組分別位于Y軸兩側(cè)。扭波導(dǎo)段由至少3個(gè)疊放在一起并連通的通孔組成。具體的，所述扭波導(dǎo)段過平面A的切面為鏡像對稱平面；平面A為一個(gè)與YZ平面平行并與某一扭波導(dǎo)段相切的面；扭波導(dǎo)段過平面A的切面存在2個(gè)鏡像對稱軸，這2個(gè)鏡像對稱軸都與Y軸成45度夾角；扭波導(dǎo)段過平面A由至少3個(gè)疊放在一起并連通的通孔組成。所述每個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)中的2個(gè)U形彎波導(dǎo)為H面U形彎波導(dǎo)。所述每個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)中的2個(gè)U形彎波導(dǎo)為E面U形彎波導(dǎo)。所述扭波導(dǎo)段的兩端面互相平行；所述扭波導(dǎo)段的兩端面之間的距離小于該扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)的中心工作頻率對應(yīng)的自由空間中的波長的0.2倍。為了便于建模計(jì)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(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)在寬頻段內(nèi)的匹配，所述2個(gè)U形彎波導(dǎo)和/或2個(gè)波導(dǎo)段的橫截面的至少一個(gè)形狀參數(shù)隨該扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)的中心線的相對變化大于10%。否則，由所述最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)沿Z方向重復(fù)連接構(gòu)成的扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)在某些頻率點(diǎn)可能因反射的疊加導(dǎo)致電磁波無法順利傳播。這里的所述扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)的中心線通過由電磁波信號在該扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)中的最大電場強(qiáng)度幅值點(diǎn)。斜扭耦合扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)通過采用扭波導(dǎo)克服傳統(tǒng)折疊波導(dǎo)的形狀相位差，方法是讓波導(dǎo)在做180度彎曲的同時(shí)，電磁波的電場極化方向也完成180度的旋轉(zhuǎn)。一種情況，所述每個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)中的2個(gè)U形彎波導(dǎo)為H面U形彎波導(dǎo)；所述4個(gè)扭波導(dǎo)段之間通過U形彎波導(dǎo)或波導(dǎo)段相互連通。另一種情況，每兩個(gè)扭波導(dǎo)互相直接相連構(gòu)成一組。所述兩個(gè)直接相連的扭波導(dǎo)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(dǎo)之間通過一個(gè)U形彎波導(dǎo)和一個(gè)E面U形彎波導(dǎo)相連。本技術(shù)提出了采用矩形波導(dǎo)、單脊波導(dǎo)、雙脊波導(dǎo)或其它形狀的波導(dǎo)的各種周期性扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)。在已有的傳統(tǒng)的折疊波導(dǎo)的基礎(chǔ)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(shù)也可以用作緊湊的信號延遲線。采用該扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)作為行波管的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)，其特征在于，包括沿Z軸方向依次連通并重復(fù)的至少2個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)和輸入輸出波導(dǎo)（1）;所述最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)指在Z方向長度最短的波導(dǎo)周期；X軸、Y軸和Z軸構(gòu)成直角坐標(biāo)系并符合右手定則；?O點(diǎn)為坐標(biāo)系原點(diǎn)；相鄰2個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)直接連接，每一個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)至少包括2個(gè)分別位于Y軸兩側(cè)的U形彎波導(dǎo)（4）；U形彎波導(dǎo)的凹口面向Y軸；同一最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)內(nèi)的2個(gè)U形彎波導(dǎo)（4）采用波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)連接；一個(gè)U形彎波導(dǎo)（4）的一端與另一個(gè)U形彎波導(dǎo)（4）的一端之間采用波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)連接；每一個(gè)所述波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)包括一個(gè)位于Y軸上的波導(dǎo)段（2）和2個(gè)分別位于波導(dǎo)段（2）兩側(cè)的扭波導(dǎo)段（5）；扭波導(dǎo)段（5）位于U形彎波導(dǎo)（4）的端部與波導(dǎo)段（2）端面之間的間隙處；所述最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的兩端面都與YZ平面平行；?所述最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的兩端面為單脊矩形波導(dǎo)；?所述任一最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)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(dǎo)的脊位于該波導(dǎo)的一個(gè)寬邊上；扭波導(dǎo)段（5）由至少3個(gè)疊放在一起并連通的通孔（51）組成。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)，其特征在于，包括沿Z軸方向依次連通并重復(fù)的至少2個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)和輸入輸出波導(dǎo)（1）;所述最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)指在Z方向長度最短的波導(dǎo)周期；X軸、Y軸和Z軸構(gòu)成直角坐標(biāo)系并符合右手定則；O點(diǎn)為坐標(biāo)系原點(diǎn)；相鄰2個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)直接連接，每一個(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)至少包括2個(gè)分別位于Y軸兩側(cè)的U形彎波導(dǎo)（4）；U形彎波導(dǎo)的凹口面向Y軸；同一最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)內(nèi)的2個(gè)U形彎波導(dǎo)（4）采用波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)連接；一個(gè)U形彎波導(dǎo)（4）的一端與另一個(gè)U形彎波導(dǎo)（4）的一端之間采用波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)連接；每一個(gè)所述波導(dǎo)段結(jié)構(gòu)包括一個(gè)位于Y軸上的波導(dǎo)段（2）和2個(gè)分別位于波導(dǎo)段（2）兩側(cè)的扭波導(dǎo)段（5）；扭波導(dǎo)段（5）位于U形彎波導(dǎo)（4）的端部與波導(dǎo)段（2）端面之間的間隙處；所述最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的兩端面都與YZ平面平行；所述最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的兩端面為單脊矩形波導(dǎo)；所述任一最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)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(dǎo)的脊位于該波導(dǎo)的一個(gè)寬邊上；扭波導(dǎo)段（5）由至少3個(gè)疊放在一起并連通的通孔（51）組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)，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(gè)最短波導(dǎo)周期結(jié)構(gòu)的交集為兩條互不直接相連的連續(xù)線段CD和線段EF。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種扭波導(dǎo)分離式單脊矩形扭轉(zhuǎn)折疊波導(dǎo)，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通過所述...

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