本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線，為一種沿徑向方向的準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)，采用平面扇形電子束工作，包括扇形金屬屏蔽殼、扇形介質(zhì)底板以及角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶，角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶由單根徑向?qū)?shù)螺旋微帶線上截取角度為θ的一部分弧線，以及將截取弧線相鄰首尾交替連接的金屬帶組成。采用本發(fā)明專利技術(shù)徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線的行波管，其工作電壓遠低于常規(guī)的低電壓螺旋線行波管，相對于耦合腔類行波管則具有更大的優(yōu)勢；而與徑向?qū)?shù)螺旋慢波線相比，角度徑向?qū)?shù)螺旋線慢波線具有更寬的工作電壓調(diào)諧范圍，在電子束電流相同的情況下，這意味著更寬的直流輸入功率調(diào)諧范圍，也意味著更大的輸出功率，可以應(yīng)用在對功率要求更大的情況下。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于微波真空電子器件
，更為具體地講，涉及行波管中的一種徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線。
技術(shù)介紹
行波管作為微波頻段應(yīng)用最為廣泛的電真空器件，在毫米波雷達、制導(dǎo)、通信、微波遙感、輻射測量等眾多領(lǐng)域具有突出的應(yīng)用地位。由于其無可替代的寬頻帶特點，也成為各領(lǐng)域裝備中最重要的一種微波管。 一支典型的行波管由電子槍、聚焦系統(tǒng)、慢波線(慢波結(jié)構(gòu))、輸入輸出裝置和收集極五部分組成。作為行波管的核心部件，慢波線的任務(wù)是傳輸高頻電磁行波并使電磁波的相速降到同步速度，并實現(xiàn)電磁波對電子注的調(diào)制，從而使電子注交出直流能量放大高頻場，它的性能優(yōu)劣直接決定了行波管的工作帶寬、輸出功率和效率等。目前，常用的慢波線主要有螺旋線及其變形結(jié)構(gòu)、耦合腔及其變形結(jié)構(gòu)。其中，螺旋線類行波管具有很寬的帶寬，可以達到幾個倍頻程，但是由于工藝問題，螺旋線主要用于Ka以下的頻段，在高頻端的應(yīng)用受到很大限制；而耦合腔及其變形結(jié)構(gòu)的梯形線具有很高的功率容量，可達數(shù)百瓦，并且可以應(yīng)用于V及以上頻段，但是帶寬遠不及螺旋線。在W及以上頻段，耦合腔結(jié)構(gòu)的另一種變形——曲折波導(dǎo)有著不錯的表現(xiàn)，它因為加工方便，功率容量大而受到了廣泛的關(guān)注，具有較好的應(yīng)用前景。但是，對于常規(guī)行波管而言，隨著工作頻率的提高，慢波線的尺寸必須大幅減小，這會大幅縮減電子注通道的尺寸，而相應(yīng)的電子槍就必須縮小，行波管的整體尺寸也因此減小，所以行波管自身體積不再是限制行波管應(yīng)用的主要因素。相比之下，隨工作頻率升高而增大的工作電壓對行波管應(yīng)用范圍的限制更為明顯。螺旋線行波管在S波段時工作電壓為4KV，而在Ka波段工作電壓為18KV，耦合腔類行波管的工作電壓也均為上萬伏。如此高的電壓需要龐大的電源來提供，這就對使用空間提出了嚴(yán)格的要求，這也是固態(tài)器件在低頻段能取代真空器件的重要因素之一。因此，尋求低電壓慢波線對降低行波管的成本、擴展行波管的應(yīng)用領(lǐng)域有著極大的促進作用。對數(shù)螺旋慢波線是一種具有極低工作電壓的慢波線，它的工作電壓在百伏以內(nèi)，對電源的需求極大降低。但是，如此低的電壓，意味著行波管的直流輸入功率不可能太大，對應(yīng)的輸出功率也有限，在百瓦以內(nèi)。而提高其輸出功率則需要提高工作電壓，按照傳統(tǒng)方法代價就是結(jié)構(gòu)徑向尺寸的指數(shù)倍數(shù)增加，這是不能接受的。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線，在大幅降低行波管的工作電壓的同時保證其具有較高的輸出功率，從而使行波管具有更低的成本和更寬的應(yīng)用領(lǐng)域。為實現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線，其特征在于，包括—金屬屏蔽殼，金屬屏蔽殼內(nèi)為真空腔，其內(nèi)頂側(cè)、底側(cè)為扇形；—扇形介質(zhì)板，置于金屬屏蔽殼內(nèi)底側(cè)；一角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶，為單根徑向?qū)?shù)螺旋微帶線上截取角度為Θ的一部分弧線，以及將截取弧線相鄰首尾交替連接的金屬帶組成，并按照扇形介質(zhì)板相同放置形狀置于扇形介質(zhì)板之上；角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶的內(nèi)端為電磁波輸入端，外端口為電磁波輸出端；平面扇形電子束從角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶內(nèi)側(cè)向外側(cè)發(fā)射。本專利技術(shù)的專利技術(shù)目的是這樣實現(xiàn)的本專利技術(shù)徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線，為一種沿徑向方向的準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)，采用平面扇形電子束工作，包括扇形減數(shù)屏蔽殼、扇形介質(zhì)底板以及角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶，角度徑 向?qū)?shù)螺旋金屬帶由單根徑向?qū)?shù)螺旋微帶線上截取角度為Θ的一部分弧線，以及將截取弧線相鄰首尾交替連接的金屬帶組成。采用本專利技術(shù)徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線的行波管，其工作電壓遠低于常規(guī)的低電壓螺旋線行波管，相對于耦合腔類行波管則具有更大的優(yōu)勢；而與徑向?qū)?shù)螺旋慢波線相比，角度徑向?qū)?shù)螺旋線慢波線具有更寬的工作電壓調(diào)諧范圍，在電子束電流相同的情況下，這意味著更寬的直流輸入功率調(diào)諧范圍，也意味著更大的輸出功率，可以應(yīng)用在對功率要求更大的情況下。附圖說明圖I是本專利技術(shù)徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線一種具體實施方式結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I所示角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶弧線截取示意圖；圖3是圖2所示角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖2所示角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶取不同的螺距系數(shù)b和角度Θ時，歸一化相速變化曲線；圖5是本專利技術(shù)徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線所采用的一種徑向電子光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本專利技術(shù)徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線的另一具體實施方式工作示意圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的具體實施方式進行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本專利技術(shù)。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計的詳細描述也許會淡化本專利技術(shù)的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。圖I是本專利技術(shù)徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線一種具體實施方式結(jié)構(gòu)示意圖。在本實施例中，如圖I所示，本專利技術(shù)徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線，是一種沿徑向方向的準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)，采用平面扇形電子束工作。它可以看作由四部分結(jié)構(gòu)組成，從上之下依次為扇形真空腔2、角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶4、扇形介質(zhì)板5和扇形金屬板。扇形真空腔由金屬屏蔽殼I形成的腔體組成，金屬屏蔽殼I內(nèi)頂側(cè)、底側(cè)為扇形；扇形介質(zhì)板5置于金屬屏蔽殼I內(nèi)底側(cè)，并且放置形狀與金屬屏蔽殼I內(nèi)扇形底側(cè)保持一致；角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶4為單根徑向?qū)?shù)螺旋微帶線上截取角度為Θ的一部分弧線，以及將截取弧線相鄰首尾交替連接的金屬帶組成，并按照扇形介質(zhì)板5相同放置形狀置于扇形介質(zhì)板5之上；角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶4的內(nèi)端為電磁波輸入端，外端口為電磁波輸出端；平面扇形電子束從角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶內(nèi)側(cè)向外側(cè)發(fā)射。在本實施例中，平面扇形電子束3由位于徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線左側(cè)的扇形陰極(未畫出)的側(cè)面發(fā)射，在向右側(cè)的收集極(未畫出)運動的過程中保持厚度和角度不變。徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線的各尺寸參數(shù)也在圖I中標(biāo)出，其中，L為扇形真空腔2的高度，t為角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶螺4的厚度，h為扇形介質(zhì)底板5厚度，d為平面扇形電子束3的厚度。圖2是圖I所示角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶弧線截取示意圖。在本實施例中，如圖2所示，角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶弧線可用一下方法得到從圖2所示的單根徑向?qū)?shù)螺旋微帶線上截取角度為Θ的一部分弧線。圖3是圖2中角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶結(jié)構(gòu)示意圖。·在本實施例中，如圖3所示，將截取的弧線相鄰首尾交替相連而得到角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶。角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶滿足極坐標(biāo)下的對數(shù)螺旋線方程rl = aeb<prl = aeb<p+w1其中，rl為角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶上相位等于P的點處內(nèi)側(cè)邊線的半徑，r2為角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶上相位等于P的點處外側(cè)邊線的半徑，a為角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶內(nèi)側(cè)的起始半徑，b是決定了角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶徑向疏密的常數(shù)，又稱螺距系數(shù)，一般取值O. 0Γ0. 1，w為角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶的寬度。角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶上傳輸?shù)碾姶挪ǖ膹较蛩俣?' 與線向速度V1滿足如下關(guān)系e4te-l= -JT=-Π=-vI Islh........+ l (eM -1) + ehe(e-hK -1) + +l e27r{ew -1) + e2b7r(e2h7r -1)]b b (2)從公式(2)可以看出，徑向速度'僅與螺距系數(shù)b，角度Θ相關(guān)，而與相位供無關(guān)，表明電磁波徑向速度\是不依賴于半徑r的常量。也就是說，在角度Θ和螺距系數(shù)b確定了情況下，角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶上電磁波徑向速度\也隨之而本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線，其特征在于，包括：一金屬屏蔽殼，金屬屏蔽殼內(nèi)為真空腔，其內(nèi)頂側(cè)、底側(cè)為扇形；一扇形介質(zhì)板，置于金屬屏蔽殼內(nèi)底側(cè)；一角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶，為單根徑向?qū)?shù)螺旋微帶線上截取角度為θ角度的一部分弧線，以及將截取弧線相鄰首尾交替連接的金數(shù)帶組成，并按照扇形介質(zhì)板相同放置形狀置于扇形介質(zhì)板之上；角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶的內(nèi)端為電磁波輸入端，外端口為電磁波輸出端；平面扇形電子束從角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶內(nèi)側(cè)向外側(cè)發(fā)射。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種徑向?qū)?shù)螺旋微帶慢波線，其特征在于，包括 一金屬屏蔽殼，金屬屏蔽殼內(nèi)為真空腔，其內(nèi)頂側(cè)、底側(cè)為扇形； 一扇形介質(zhì)板，置于金屬屏蔽殼內(nèi)底側(cè)； 一角度徑向?qū)?shù)螺旋金屬帶，為單根徑向?qū)?shù)螺旋微帶線上截取角度為Θ角度的一部分弧線，以及將截取弧線相鄰首尾交替連接的金數(shù)帶組成，并按照扇形介質(zhì)板相...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王少萌，宮玉彬，侯艷，魏彥玉，段兆云，
申請(專利權(quán))人：電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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