RU2653573C1 - Замедляющая система планарного типа - Google Patents
Замедляющая система планарного типа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2653573C1 RU2653573C1 RU2017107373A RU2017107373A RU2653573C1 RU 2653573 C1 RU2653573 C1 RU 2653573C1 RU 2017107373 A RU2017107373 A RU 2017107373A RU 2017107373 A RU2017107373 A RU 2017107373A RU 2653573 C1 RU2653573 C1 RU 2653573C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- conductors
- waveguide
- substrate
- distance
- planar
- Prior art date
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000001520 comb Anatomy 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
- H01J23/16—Circuit elements, having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube and interacting with the discharge
- H01J23/24—Slow-wave structures, e.g. delay systems
Landscapes
- Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
Abstract
Использование: для широкополосных приборов О-типа миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн. Сущность изобретения заключается в том, что замедляющая система планарного типа содержит периодический волновод, в котором размещена диэлектрическая подложка с системой проводников, вторая подложка с идентичной системой проводников размещена параллельно первой, причем между их проводниками образован пролетный канал вдоль продольной оси волновода, при этом каждая подложка выполнена шириной не более λ/2, где λ - длина волны, и закреплена на расстоянии d от внутренней стенки волновода, причем 
, где n - коэффициент замедления определен из соотношения n=с/vф, где с - скорость света, vф - фазовая скорость СВЧ-волны, а диэлектрические подложки выполнены из CVD алмаза. Технический результат - обеспечение возможности увеличения выходной мощности прибора при обеспечении хорошего отвода тепла от замедляющей системы. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области электронной техники, а именно к замедляющим системам для широкополосных приборов О-типа миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн.
Известна замедляющая система штыревого типа для ЛБВ миллиметрового диапазона, содержащая периодический волновод с квадратным внутренним поперечным сечением, в полости которого перпендикулярно первой и второй смежным стенкам волновода размещены снабженные пролетными каналами штыри соответственно первой и второй штыревых гребенок, при этом третья и четвертая смежные стенки волновода снабжены соответственно первым и вторым протяженными вдоль волновода прямоугольными выступами, расположенными напротив торцевых граней штырей соответственно первой и второй штыревых гребенок [Патент Российской Федерации №2396646, МПК Н01Р 9/00].
В известной замедляющей системе недостатком является увеличенная крутизна дисперсионной характеристики, плохая теплоотдача при больших выходных мощностях и недостаточно высокое сопротивление связи.
Известна также замедляющая система типа «меандр», содержащая расположенные параллельно друг другу и перпендикулярно продольной оси системы идентичные отрезки проводников, замкнутые поочередно с разных сторон металлическими перемычками и образующие последовательность ячеек со скользящей плоскостью симметрии. Система «меандр» обеспечивает постоянное замедление в широкой полосе. [Авторское свидетельство №636712, МПК H01J 23/24].
Однако в замедляющей системе «меандр», состоящей из отрезков проводников, при больших уровнях мощности происходят СВЧ пробои между перемычками. Кроме того, эта система обладает недостаточно высоким сопротивлением связи.
Известна замедляющая система планарного типа, содержащая периодический волновод, в котором размещена диэлектрическая подложка с системой проводников (прототип) [Силин Р.А., Замедляющие системы. ЦНИИ «Электроника», Москва, 1977, Выпуск №7 (469), с. 70].
Известная замедляющая система содержит прямоугольный волновод, на одной из внутренних сторон которого расположена диэлектрическая подложка с нанесенными на нее проводниками, в первом случае - в виде меандра, а во втором - в виде штырей.
Недостатком такой системы является высокая диэлектрическая нагрузка и плохие условия теплового режима при больших выходных мощностях прибора.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение выходной мощности прибора при обеспечении хорошего отвода тепла от замедляющей системы.
Предлагаемая замедляющая система планарного типа содержит периодический волновод, в котором размещена диэлектрическая подложка с системой проводников. Вторая подложка с идентичной системой проводников размещена параллельно первой, причем между их проводниками образован пролетный канал вдоль продольной оси волновода. При этом каждая подложка выполнена шириной не более λ/2, где λ - длина волны, и закреплена на расстоянии d от внутренней стенки волновода, причем 
, где n - коэффициент замедления определен из соотношения n=с/vф, где с - скорость света, vф - фазовая скорость СВЧ-волны, а диэлектрические подложки выполнены из CVD алмаза.
Система проводников может быть выполнена в виде меандра, причем толщина проводника не менее р/17, где р - расстояние между соседними проводниками меандра.
Система проводников может быть выполнена в виде штыревой гребенки, причем толщина проводника не менее р/17, где р - расстояние между соседними проводниками гребенки.
Система проводников может быть выполнена в виде встречных штырей, причем толщина проводника не менее р/17, где р - расстояние между соседними штырями на подложке.
Система проводников может быть выполнена в виде лестницы, причем толщина проводника не менее р/17, где р - расстояние между соседними проводниками.
Выполнение подложек из CVD алмаза, имеющего высокую теплопроводность, позволяет закрепить их в волноводе на расстоянии d от его внутренней стенки, что, в свою очередь, позволяет увеличить сопротивление связи на оси замедляющей системы. Расстояние d определяется вышеприведенной формулой. При нарушении данного соотношения сопротивление связи будет снижаться.
Ширина подложки не должна превышать λ/2 для предотвращения возникновения паразитных видов колебаний.
Толщина проводников не менее р/17, где р - расстояние между соседними проводниками. При меньшей толщине будет происходить токооседание электронного потока на поверхность диэлектрика, что вызовет накопление заряда в подложке и процессы вторичной эмиссии.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемой замедляющей системы с проводниками в виде меандра, где:
- волновод 1,
- диэлектрическая подложка 2
- система проводников в виде меандра 3.
На фиг. 2 показана структурная схема предлагаемой замедляющей системы с проводниками в виде штыревой гребенки, где:
- волновод 1,
- диэлектрическая подложка 2,
- система проводников в виде штыревой гребенки 3.
На фиг. 3 представлена схема проводников на подложке: а) проводники в виде встречных штырей, б) проводники в виде лестницы.
Пример 1
Замедляющая система планарного типа содержит волновод 1, выполненный из меди, размером 0.8×1.5 мм. Диэлектрическая подложка 2 выполнена из CVD алмаза, размером 0.8×26.5 мм, толщиной 0.1 мм. На диэлектрической подложке 2 выполнены проводники 3 в виде меандра из меди, толщиной 35 мкм и шириной 350 мкм, расстояние между соседними проводниками р=70 мкм. Каждая диэлектрическая подложка 2 закреплена на расстоянии d=0.5 мм от внутренней стенки волновода 1. При n=4.07. Вдоль продольной оси волновода 1 между меандрами образован пролетный канал, высота канала 0.24 мм.
Пример 2
Замедляющая система планарного типа содержит волновод 1, размером 0.8×1.5 мм. Диэлектрическая подложка 2 выполнена из CVD алмаза, размером 0.8×26.5 мм, толщиной 0.1 мм. На диэлектрической подложке 2 выполнены проводники 3 в виде штыревой гребенки из меди, толщиной 30 мкм, расположенных перпендикулярно продольной оси волновода 1 и параллельно друг другу, ширина проводников 265 мкм, расстояние между соседними проводниками р=70 мкм. Каждая диэлектрическая подложка 2 закреплена на расстоянии 0.5 мм от внутренней стенки волновода 1. При n=4.284. Вдоль продольной оси волновода 1 между гребенками образован пролетный канал, высота канала 0.24 мм.
Предлагаемая замедляющая система работает следующим образом.
В ЛБВ через ввод энергии в замедляющую систему подается входная СВЧ-мощность. В замедляющей системе распространяется бегущая волна по периодическому волноводу 1 вдоль системы проводников. Электронный поток проходит внутри пролетного канала, образованного двумя идентичными системами проводников 2, расположенных на диэлектрических подложках 3. Электрическое поле СВЧ-волны взаимодействует с проходящим вдоль замедляющей системы электронным потоком, усиливается за счет кинетической энергии электронного потока. Усиленная СВЧ-волна через вывод энергии поступает в полезную нагрузку. Эффект взаимодействия СВЧ-волны с электронным потоком осуществляется в определенной части полосы прозрачности замедляющей системы (рабочем диапазоне). В рабочем диапазоне ЛБВ скорость электронного потока приблизительно равна фазовой скорости СВЧ-волны, то есть выполняется условие синхронизма.
Предлагаемая конструкция замедляющей системы позволяет обеспечить необходимые условия теплового режима и увеличить выходную мощность до 30 Вт ЛБВ миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн, усилением 15 дБ, работающей в интервале рабочих напряжений 14,5-16,5 кВ в рабочей полосе частот 3 ГГц,
Claims (5)
1. Замедляющая система планарного типа, содержащая периодический волновод, в котором размещена диэлектрическая подложка с системой проводников, отличающаяся тем, что вторая подложка с идентичной системой проводников размещена параллельно первой, причем между их проводниками образован пролетный канал вдоль продольной оси волновода, при этом каждая подложка выполнена шириной не более λ/2, где λ - длина волны, и закреплена на расстоянии d от внутренней стенки волновода, причем 
, где n - коэффициент замедления определен из соотношения n=с/vф, где с - скорость света, vф - фазовая скорость СВЧ-волны, а диэлектрические подложки выполнены из CVD алмаза.
2. Замедляющая система планарного типа по п. 1, , отличающаяся тем, что система проводников выполнена в виде меандра, причем толщина проводника не менее р/17, где р - расстояние между соседними проводниками меандра.
3. Замедляющая система планарного типа по п. 1, отличающаяся тем, что система проводников выполнена в виде штыревой гребенки, причем толщина проводника не менее р/17, где р - расстояние между соседними проводниками гребенки.
4. Замедляющая система планарного типа по п. 1, отличающаяся тем, что система проводников выполнена в виде встречных штырей, причем толщина проводника не менее р/17, где р - расстояние между соседними штырями на подложке.
5. Замедляющая система планарного типа по п. 1, отличающаяся тем, что система проводников выполнена в виде лестницы, причем толщина проводника не менее р/17, где р - расстояние между соседними проводниками.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017107373A RU2653573C1 (ru) | 2017-03-06 | 2017-03-06 | Замедляющая система планарного типа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017107373A RU2653573C1 (ru) | 2017-03-06 | 2017-03-06 | Замедляющая система планарного типа |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2653573C1 true RU2653573C1 (ru) | 2018-05-11 |
Family
ID=62152721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017107373A RU2653573C1 (ru) | 2017-03-06 | 2017-03-06 | Замедляющая система планарного типа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2653573C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3736534A (en) * | 1971-10-13 | 1973-05-29 | Litton Systems Inc | Planar-shielded meander slow-wave structure |
| US7023302B2 (en) * | 2004-01-14 | 2006-04-04 | Northrop Grumman Corporation | Slow-wave structure for ridge waveguide |
| RU2325723C2 (ru) * | 2006-07-11 | 2008-05-27 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии | Неоднородная замедляющая система |
| RU2396646C1 (ru) * | 2009-05-12 | 2010-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток") | Замедляющая система штыревого типа для лампы бегущей волны миллиметрового диапазона длин волн |
| WO2011096890A1 (en) * | 2010-02-04 | 2011-08-11 | Ciersiang Chua | Planar helix slow-wave structure with straight-edge connections |
| CN105513928A (zh) * | 2016-01-04 | 2016-04-20 | 电子科技大学 | 一种平面槽线的慢波结构 |
-
2017
- 2017-03-06 RU RU2017107373A patent/RU2653573C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3736534A (en) * | 1971-10-13 | 1973-05-29 | Litton Systems Inc | Planar-shielded meander slow-wave structure |
| US7023302B2 (en) * | 2004-01-14 | 2006-04-04 | Northrop Grumman Corporation | Slow-wave structure for ridge waveguide |
| RU2325723C2 (ru) * | 2006-07-11 | 2008-05-27 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии | Неоднородная замедляющая система |
| RU2396646C1 (ru) * | 2009-05-12 | 2010-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП "НПП "Исток") | Замедляющая система штыревого типа для лампы бегущей волны миллиметрового диапазона длин волн |
| WO2011096890A1 (en) * | 2010-02-04 | 2011-08-11 | Ciersiang Chua | Planar helix slow-wave structure with straight-edge connections |
| CN105513928A (zh) * | 2016-01-04 | 2016-04-20 | 电子科技大学 | 一种平面槽线的慢波结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10062538B2 (en) | Electron device and method for manufacturing an electron device | |
| US2797393A (en) | Composite wave guide | |
| CN102956418B (zh) | 一种折叠框慢波结构 | |
| SG173241A1 (en) | Planar helix slow-wave structure with straight-edge connections | |
| CN103632905A (zh) | 一种梯形线结构慢波线 | |
| Mondal et al. | A leaky-wave antenna using periodic dielectric perforation for millimeter-wave applications | |
| Nakmouche et al. | Development of a wideband substrate integrated waveguide bandpass filter using H-slotted DGS | |
| US2772402A (en) | Serrated choke system for electromagnetic waveguide | |
| Torgashov et al. | Design study on a multiple-tunnel meander-line slow-wave structure for a high-power V-band traveling-wave tube | |
| RU2653573C1 (ru) | Замедляющая система планарного типа | |
| CN109920712A (zh) | 一种矩形槽双栅慢波结构 | |
| Zhang et al. | Quadri-folded substrate integrated waveguide cavity and its miniaturized bandpass filter applications | |
| Rabaani et al. | Characteristic impedance and propagation constant assessment of substrate integrated waveguide transmission line | |
| RU2396646C1 (ru) | Замедляющая система штыревого типа для лампы бегущей волны миллиметрового диапазона длин волн | |
| Yang et al. | Electromagnetic analysis on propagation characteristics of CRLH waveguide loaded with double ridge corrugations | |
| US3484725A (en) | Meander-type wave delay lines | |
| US3594664A (en) | Slot-line circulator | |
| RU2338293C1 (ru) | Замедляющая система для электронных приборов свч | |
| RU2782514C1 (ru) | Компактная свч-нагрузка большой мощности | |
| RU2781157C1 (ru) | Замедляющая система для ЛБВ | |
| KR100635562B1 (ko) | 광여기 표면 플라즈마를 이용한 주파수 변환장치 및 방법 | |
| Kitanaka et al. | Compact planar transmission-line transition direct-connecting from a waveguide to four microstrip-lines | |
| Li et al. | Propagation and band broadening effect of planar ridged substrate-integrated waveguide (RSIW) | |
| Zhang et al. | Second-mode spoof surface plasmon polaritons based on complementary plasmonic metamaterials | |
| CN216721616U (zh) | 一种用于微波加热装置的功率分配系统 |