CN104599925A - 一种用于级联折叠波导的连接结构 - Google Patents

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Abstract

该发明公开了一种用于级联折叠波导行波管的连接结构，属于微波电真空领域。该连接结构为弯折矩形波导，其特征在于所述弯折矩形波导的弯折角度为90度，并将弯折处的外折角处向外延伸，形成一个矩形腔；所述连接结构为全金属结构。该发明具有良好的输入输出特性，并且一定程度上缩小了级联折叠波导行波管各级之间的连接尺寸，使行波管的结构更紧凑，重量更轻，这使得多束折叠波导行波管的应用范围扩大。

Description

一种用于级联折叠波导的连接结构
技术领域
本发明属于微波电真空领域，具体涉及一种用于级联折叠波导的连接结构。
背景技术
折叠波导慢波结构具有高功率、宽频带、高增益等优点。作为高频、大功率、宽频带微波源的慢波电路具有巨大的应用潜力。它的主要优点是较好地解决了毫米波器件长期未能克服的大功率与宽频带的矛盾,实现了两者的统一。但是随着微波技术的发展以及应用频率的提高，单一的折叠波导行波管功率增益已经不能满足需求。虽然可以通过增加慢波线的长度提高行波管的增益，但这会增加管子的整体尺寸和重量，不利于真空器件的小型化。在“Design of aHigh-Gain Wideband High-Power 220-GHz Multiple-Beam Serpentine TWT”(Vacuum Electronics Conference，2010IEEE International，23—24页，作者：Khanh Nguyen,Lars Ludeking,John Pasour)一文中研究了一种多注折叠波导行波管，其结构如图1所示，包括三段折叠波导和各级之间的连接结构。与单注折叠波导行波管相比，多注折叠波导行波管能够进一步提高行波管的增益。但是文章中的多注折叠波导行波管各级之间采用圆弧形弯曲波导连接，一般要求其弯曲半径满足r≥1.5b(b为折叠波导横截面窄边宽度)，所以这种圆弧形弯曲波导使得两级之间的距离较大，增加了行波管的尺寸与重量，这使得多束折叠波导行波管的应用范围减小，在一些场合其应用受到限制。因此，攻克这一难题是多束折叠波导行波管能否大量应用的关键因素。设计一种既能减轻级联折叠波导的重量与体积，又不破坏其输入输出特性的连接结构是解决上述困难的关键步骤。
发明内容
本发明在普通多注级联折叠波导行波管的基础上，提出一种用于级联折叠波导行波管的连接结构，该连接结构具有良好的输入输出特性，并且使行波管的结构更紧凑，重量更轻。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于级联折叠波导行波管的连接结构，该结构为弯折矩形波导，其特征在于，所述弯折矩形波导的弯折角度为90度，并将弯折处的外折角处向外延伸，形成一个矩形腔。所述连接结构为全金属结构。
本发明的有益效果：利用本发明提出的一种用于级联折叠波导行波管的连接结构，一定程度上缩小了级联折叠波导行波管各级之间的连接尺寸，避免了选取弯曲波导所需要的大曲率半径。而且该结构有着比弯曲波导更好的输入输出特性参数，其S11参数(输入特性参数)值在Ka(中心频率为38GHz)波段比圆弧形弯曲波导平均降低了15％，并且本发明很好的改善了级联折叠波导占用空间大以及重量重的问题，这使得多束折叠波导行波管的应用范围扩大。
附图说明
图1是背景技术结构示意图；
图2是折叠波导结构示意图；
图3是本发明实施例的结构示意图；
图4是本发明最终应用在三注级联折叠波导上的示意图；
图5是本发明实施例与背景技术的S11参数对比图。
具体实施方式
一种用于三注级联折叠波导行波管级联的连接结构在Ka波段(的设计应用。三注级联折叠波导行波管整体示意图如图1所示，图中标号1为背景技术的圆弧形弯曲波导，标号2为折叠波导的一个周期，其放大结构示意图如图2所示，设定如下尺寸：折叠波导的横截面尺寸为a*b(长*宽)，其中a＝4.92mm，b＝0.90mm，折叠波导半个周期的长度为p＝1.76mm，折叠波导中非弯曲部分高度h＝1.25mm，电子注通道半径R＝0.5mm。使用本发明的连接结构替换原圆弧形弯曲波导，如图3所示，内折角到延伸面的距离m＝0.86b，向外延伸的矩形腔体的厚度d＝0.0012mm。背景技术级联处设置的是弯曲波导，其弯曲半内径为r≥1.5b。
采用本发明提出的一种用于三注级联折叠波导行波管的连接结构，利用三维电磁仿真软件对三注级联折叠波导行波管进行仿真，获得输入特性参数曲线如图5所示。从图上可看出在使用本发明连接结构的S11参数值比背景技术所用的圆弧型弯曲波导降低了15％。并且，这种连接方式很好的解决了三注级联折叠波导占用空间大以及重量重的问题，使其能够适用于重量要求轻的场合，空间占用减少了约十分之一。

Claims (2)

1.一种用于级联折叠波导行波管的连接结构，该结构为弯折矩形波导，其特征在于：所述弯折矩形波导的弯折角度为90度，并将弯折处的外折角处向外延伸形成一个矩形腔。
2.如权利要求1所述的一种用于级联折叠波导行波管的连接结构，其特征在于：该连接结构为全金属结构。
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