CN111243918A - 一种修正角度对数曲折波导慢波装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种修正角度对数曲折波导慢波装置，包括：沿修正角度对数曲折线折叠的曲折波导及圆柱形的电子注通道；慢波装置由于修正角度对数曲折线这种特殊的曲折路径，使得工作频段内的前向电磁波可以电子注达成同步条件，而其他电磁波不能与电子注达成同步条件，从而实现了在保证行波管正常工作的同时抑制振荡的目的；此外，该慢波装置摒弃了传统行波管中的集中式衰减器，可以避免原来的衰减器位置的阻抗不匹配所带来的反射，因此还具有提升行波管慢波结构传输特性的优点。

Description

一种修正角度对数曲折波导慢波装置
技术领域
本发明属于微波功率放大器技术领域，更为具体地讲，涉及一种修正角度对数曲折波导慢波装置。
背景技术
行波管是一种微波功率放大器，具有高增益、大带宽、高效率、高功率和高可靠性等特点，在雷达、卫星、电子对抗等众多领域具有非常广泛的应用。
现有的行波管通常为两段式设计，即采用衰减器将慢波结构从中间截断。这是因为现有的行波管在工作过程中都会或多多少地激励起一些振荡信号，如果振荡信号过强，则会影响行波管的正常工作，单段行波管的增益越高，则振荡越强。一般来说，为了实现行波管的稳定工作，单段行波管的增益一般为20dB左右。为了抑制这些振荡信号，提高行波管的增益，本行业的技术人员采用的技术方案为，采用衰减器将行波管截为两段，切断振荡信号的能量反馈回路，以达到抑制振荡的目的。但是，衰减器的引入给行波管也引入了一些问题。其一，衰减器的引入使慢波结构在结构上变得更加复杂，增加慢波结构的加工和装配难度，尤其是在高频率行波管中，加工和装配难度急剧增加；其二，衰减器的引入会导致衰减器附近区域的阻抗匹配条件变差，使得传输特性变差。另外，由于衰减器带来的结构复杂性，通常一只行波管也仅能分成两段，现有的双段行波管增益一般也仅为40dB左右。
总的来说，现有的采用衰减器抑制振荡的这种方法虽然可以提高行波管的增益，但是限制也十分明显，极大地约束了现有行波管的增益，只有提高行波管的单段增益才能进一步提高行波管的整体增益。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种修正角度对数曲折波导慢波装置，通过慢波装置中的色散特性，破坏返波与电子注的同步条件，保证工作频段内的行波区能与电子注同步，从而实现抑制振荡，提高单段行波管的增益。
为实现上述发明目的，本发明一种修正角度对数曲折波导慢波装置，其特征在于，包括：沿修正角度对数曲折线折叠的曲折波导及圆柱形的电子注通道；
所述的曲折波导由一段普通的矩形波导沿着一条修正角度对数曲折线折叠而形成，包含一个输入端口和输出端口，分别作为慢波装置的输入端口和输出端口；
其中，修正角度对数曲折线是将普通对数曲折线沿某一角度进行截取，然后交错连接截取到的部分形成非周期的对数曲折线，最后再对数曲折线的径向坐标上附加一个修正值，得到修正角度对数曲折线；
所述的圆柱形电子注通道贯穿整个曲折波导，且圆柱的轴线位于修正角度对数曲折线的角度平分线上；
装置运行时，电磁波由输入端口输入至曲折波导，当电子注注入至圆柱形的电子注通道时，通过修正角度对数曲折线的曲折路径，改变了慢波装置中的色散特性，使得工作频段内的前向电磁波可以与电子注达成同步，而其他电磁波不能与电子注达成同步，这样便破坏了返波与电子注的同步条件，保证工作频段内的行波区能与电子注同步，从而实现抑制振荡，提高单段行波管的增益。
本发明的发明目的是这样实现的：
本发明一种修正角度对数曲折波导慢波装置，包括：沿修正角度对数曲折线折叠的曲折波导及圆柱形的电子注通道；慢波装置由于修正角度对数曲折线这种特殊的曲折路径，使得工作频段内的前向电磁波可以电子注达成同步条件，而其他电磁波不能与电子注达成同步条件，从而实现了在保证行波管正常工作的同时抑制振荡的目的；此外，该慢波装置摒弃了传统行波管中的集中式衰减器，可以避免原来的衰减器位置的阻抗不匹配所带来的反射，因此还具有提升行波管慢波结构传输特性的优点。
附图说明
图1是传统的曲折波导慢波结构与本发明修正角度对数曲折波导慢波结构的结构对比示意图；
图2是修正角度对数曲折线的演变过程示意图；
图3是本发明总体结构路径示意图；
图4是本实施例的整体仿真模型图；
图5是本实施例的传输特性仿真结果图；
图6是本实施例的最大增益频点输入信号和输出信号图；
图7是本实施例的输出信号频谱图；。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
实施例
图1是传统的曲折波导慢波结构与本发明修正角度对数曲折波导慢波结构的结构对比示意图。
在本实施例中，如图1所示，本发明一种修正角度对数曲折波导慢波装置，包括：沿修正角度对数曲折线折叠的曲折波导及圆柱形的电子注通道；
在本实施例中，如图1所示，其中左图是传统的曲折波导慢波结构，是一种周期结构，右图是本发明修正角度对数曲折波导慢波结构，可以看出其并不具有周期性，是一种非周期结构，1是曲折波导，2是电子注通道；
曲折波导由一段普通的矩形波导沿着一条修正角度对数曲折线折叠而形成，包含一个输入端口和输出端口，分别作为慢波装置的输入端口和输出端口；
其中，修正角度对数曲折线是将普通对数曲折线沿某一角度进行截取，然后交错连接截取到的部分形成非周期的对数曲折线，最后再对数曲折线的径向坐标上附加一个修正值，得到修正角度对数曲折线；
在本实施例中，图2是本发明中所述的修正角度对数曲折线的演变过程，左图表示对数螺旋线，其路径方程表示为：r＝aebθ；中图表示角度对数曲折线，即将对数螺旋线沿一个角度内截取，然后交错连接截取到的部分，使其形成曲折线；右图表示修正角度对数曲折线，假如称对数螺旋线为角度对数曲折线的母线的话，则修正角度对数螺旋线的母线为修正对数螺旋线，其路径方程表示为：r＝aebθ-r0，其中，r表示径向坐标，a表示初始半径，b表示r的变化率，θ表示角向坐标，r0表示径向修正值。
圆柱形电子注通道贯穿整个曲折波导，且圆柱的轴线位于修正角度对数曲折线的角度平分线上；
在本实施例中，假定我们将修正角度对数曲折线与电子注通道中心线的交点称为节点，每两个节点之间的曲折波导和电子注通道部分称为单元。
传统的曲折波导慢波结构是具有周期性的，所以其中的每个单元完全相同，每个单元的色散特性也完全相同，而本发明修正角度对数曲折波导慢波结构是非周期的，所以其中的每两个单元均不相同，每个单元都具有不同的色散特性。
为了方便连接行波管输入/输出结构，可以在所述的沿修正角度对数曲折线折叠的曲折波导两端各添加一段直波导以使得输入/输出端口向外延伸。
装置运行时，电磁波由输入端口输入至曲折波导，当电子注注入至圆柱形的电子注通道时，通过修正角度对数曲折线的曲折路径，改变了慢波装置中的色散特性，使得工作频段内的前向电磁波可以与电子注达成同步，而其他电磁波不能与电子注达成同步，这样便破坏了返波与电子注的同步条件，保证工作频段内的行波区能与电子注同步，从而实现抑制振荡，提高单段行波管的增益。
图3是本发明总体结构路径示意图，其中，3表示修正角度对数曲折线，4表示电子注通道中心位置，5表示部分节点的位置，6表示一个单元的范围；
图4是本发明实施例的整体仿真模型图，即由本发明所述的慢波装置和一个理想圆形电子注发射面组成，其中，7是本发明所述的慢波装置，8是所述的理想圆形电子注发射面，9是信号输入端口，10是信号输出端口；
图5是本发明实施例的传输特性仿真结果图，可以看出本发明具有良好的传输特性；
图6是本发明实施例的最大增益频点输入信号和输出信号图，其中虚线表示输入信号，实线表示输出信号，可以看出在50ns的仿真时间内，输出信号稳定，没有观察到明显的振荡信号，并且此时本实施例的单段增益已经超过42dB，相比于传统行波管的单段增益(约20dB)已经翻了一倍，为了更清楚地表示输入信号的大小，已经将右图的局部放大后展示在左图中；
图7是本发明的输出信号频谱图，可以看出输出信号频谱纯净，没有杂模。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (2)

1.一种修正角度对数曲折波导慢波装置，其特征在于，包括：沿修正角度对数曲折线折叠的曲折波导及圆柱形的电子注通道；
所述的曲折波导由一段普通的矩形波导沿着一条修正角度对数曲折线折叠而形成，包含一个输入端口和输出端口，分别作为慢波装置的输入端口和输出端口；
其中，修正角度对数曲折线是将普通对数曲折线沿某一角度进行截取，然后交错连接截取到的部分形成非周期的对数曲折线，最后再对数曲折线的径向坐标上附加一个修正值，得到修正角度对数曲曲折线；
所述的圆柱形电子注通道贯穿整个曲折波导，且圆柱的轴线位于修正角度对数曲折线的角度平分线上；
装置运行时，电磁波由输入端口输入至曲折波导，当电子注注入至圆柱形的电子注通道时，通过修正角度对数曲折线的曲折路径，改变了慢波装置中的色散特性，使得工作频段内的前向电磁波可以与电子注达成同步，而其他电磁波不能与电子注达成同步，这样便破坏了返波与电子注的同步条件，保证工作频段内的行波区能与电子注同步，从而实现抑制振荡，提高单段行波管的增益。
2.根据权利要求1所述的一种修正角度对数曲折波导慢波装置，其特征在于，所述普通对数曲折线选用对数螺旋线，那么由对数螺旋线演变生成的修正对数螺旋线的路径方程表示为：r＝aebθ-r0，其中，r表示径向坐标，a表示初始半径，b表示r的变化率，θ表示角向坐标。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102903588A (zh) * 2012-10-24 2013-01-30 电子科技大学 一种径向对数螺旋波导慢波线及加工方法
US20130249653A1 (en) * 2010-09-08 2013-09-26 Universite Joseph Fourier Tunable High-Frequency Transmission Line
CN106783477A (zh) * 2016-12-13 2017-05-31 电子科技大学 基于光子带隙结构加载的角度径向对数曲折线微带慢波结构
CN107833815A (zh) * 2017-10-30 2018-03-23 电子科技大学 一种平面角度对数曲折的带状慢波系统
CN108335959A (zh) * 2018-03-09 2018-07-27 电子科技大学 一种角度对数折叠槽波导慢波结构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130249653A1 (en) * 2010-09-08 2013-09-26 Universite Joseph Fourier Tunable High-Frequency Transmission Line
CN102903588A (zh) * 2012-10-24 2013-01-30 电子科技大学 一种径向对数螺旋波导慢波线及加工方法
CN106783477A (zh) * 2016-12-13 2017-05-31 电子科技大学 基于光子带隙结构加载的角度径向对数曲折线微带慢波结构
CN107833815A (zh) * 2017-10-30 2018-03-23 电子科技大学 一种平面角度对数曲折的带状慢波系统
CN108335959A (zh) * 2018-03-09 2018-07-27 电子科技大学 一种角度对数折叠槽波导慢波结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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HEXIN WANG等: "Investigation of Low Voltage Angular Log-periodic Folded Groove Waveguide Slow Wave Structure for G-band TWT", 《IEEE》 *

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