本技術涉及真空電子器件領域，具體地，涉及一種慢波結構及擴展互作用振蕩器。

背景技術：

1、真空電子器件工作頻率越高，其中電磁波的波長就越短，因此，在太赫茲波段下工作的真空器件需要有較小的尺寸。而隨著真空電子器件尺寸的減小，器件內容積也隨之減小，在保證器件不被真空擊穿的情況下，器件內單位體積功率容量的增加是有限的。因此，真空電子器件的工作功率和輸出頻率的要求相互掣肘，影響了工作于太赫茲波段下真空電子器件的發(fā)展。為了解決這一問題，現(xiàn)有技術中引入帶狀電子注，相較于傳統(tǒng)的圓柱形電子注，采用帶狀電子注的器件只需要控制橫截面上一個方向的尺寸就可以保證工作頻率，并在另一個方向上適當增加尺寸，從而增大器件功率。

2、為了更好的利用帶狀電子注，現(xiàn)有技術中通常采用梯形線慢波結構，使帶狀電子注通過開設于柵狀結構上的縫隙，在慢波電路頻選作用下使電子注發(fā)生速度調制和密度調制，使電子產生群聚并將能量交換給高頻場，完成有效的注-波互作用，最后獲得特定頻率的電磁波。

3、在現(xiàn)有技術中，為了提高梯形線慢波結構的輸出電磁波的功率，通常的手段是將多個電磁波器件的功率進行功率合成，這導致整個系統(tǒng)的結構尺寸較大，通常跟合成的數(shù)目有關，比如3個器件進行合成，因為單個器件外部還存在磁場、封裝部件、電源等，再加上功率合成需要的波導系統(tǒng)，那么最終的結構尺寸會大于原來的3倍，這種系統(tǒng)會因為尺寸過大無法良好的應用。

技術實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的是為了對現(xiàn)有梯形線慢波結構進行改進，對梯形線慢波結構的尺寸和輸出功率進行優(yōu)化改進。

2、為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型提供了一種慢波結構，包括殼體，所述殼體內設有耦合腔、第一柵狀結構、第二柵狀結構和第三柵狀結構，所述第一柵狀結構上設有第一電子注通道，所述第二柵狀結構上設有第二電子注通道，所述第三柵狀結構上設有第三電子注通道，其中，所述第一電子注通道、所述第二電子注通道和所述第三電子注通道均與所述耦合腔連通。

3、其中，本實用新型原理為：將三個速度相同帶狀電子注分別輸入所述第一電子注通道、所述第二電子注通道和所述第三電子注通道，使帶狀電子注分別在對應的柵狀結構作用下發(fā)生群聚，產生注-波互作用，獲得對應的電磁波；由于所述第一電子注通道、所述第二電子注通道和所述第三電子注通道均與所述耦合腔連通，因此，三個帶狀電子注產生的電磁波在所述耦合腔內耦合，得到功率放大的電磁波；本實用新型通過并聯(lián)三個單腔梯形線慢波結構提高了電磁波的輸出功率，無需改變梯形線慢波結構中柵狀結構的尺寸，滿足了太赫茲波段下對于真空電子元器件的工作頻率與輸出功率的需求。

4、本技術將三個速度相同帶狀電子注分別輸入所述第一電子注通道、所述第二電子注通道和所述第三電子注通道，使帶狀電子注分別在對應的柵狀結構作用下發(fā)生群聚，產生注-波互作用，獲得對應的電磁波；由于所述第一電子注通道、所述第二電子注通道和所述第三電子注通道均與所述耦合腔連通，因此，三個帶狀電子注產生的電磁波在所述耦合腔內耦合，得到功率放大的電磁波；本實用新型通過并聯(lián)三個單腔梯形線慢波結構提高了電磁波的輸出功率。

5、本技術中的三通道梯形線慢波結構與傳統(tǒng)的單通道梯形線慢波結構進行比較可以看出整體結構的高度和寬度尺寸差異不大，差異在于長度，因為現(xiàn)有技術中的單通道梯形線慢波結構的是只有一個柵狀結構，本技術中的結構有3個柵狀結構，并且其他的部件都相同，比如都有相應的耦合腔和波導，差異僅在柵狀結構的數(shù)量上，因此在高度和寬度均可等同于沒有變化只有寬度有變化的前提下，本技術中的慢波結構的尺寸并沒有很大的增加，即對梯形線慢波結構的尺寸進行較好的控制，相對于功率合成方法而言，本技術僅使用一套外部磁場、封裝部件、電源等，整體尺寸與原尺寸幾乎一致，但功率卻大大增加。

6、為了進一步提高所述慢波結構輸出的電磁波功率，所述第一柵狀結構、所述第二柵狀結構和所述第三柵狀結構尺寸均相同，并均勻分布于所述殼體內，所述第一電子注通道、所述第二電子注通道和所述第三電子注通道尺寸均相同，且所述第一電子注通道在所述第一柵狀結構上的位置、所述第二電子注通道在所述第二柵狀結構上的位置和所述第三電子注通道所述第三柵狀結構上的位置均相同；由此，帶狀電子注通過兩側的電子注通道時，分別產生對應的電場，上述電場在中間電子注通道處疊加，增強中間電子注通道處電場強度，從而促進中間電子注通道的注-波互作用，增強了中間電子注通道產生的電磁波功率；上述三個電子注通道產生的電磁波在所述耦合腔完成耦合后，由于中間電子注產生的電磁波功率得到了增強，耦合后獲得的電磁波功率同樣得到了增強。

7、為了獲得特定頻率的電磁波，導出在所述耦合腔中耦合后的電磁波，以便后續(xù)對上述電磁波加以利用，所述慢波結構還包括耦合孔和與所述耦合孔對應的矩形波導，所述耦合孔設置于所述殼體上，所述矩形波導通過所述耦合孔與所述耦合腔連通，所述第一電子注、所述第二電子注和所述第三電子注產生的電磁波在所述耦合腔完成耦合后，經所述耦合孔傳輸至所述矩形波導，由所述矩形波導將生成的電磁波導出。

8、進一步的，為了使經過所述耦合孔的全部電磁波準確進入所述矩形波導，并由所述矩形波導輸出，所述耦合孔橫截面的尺寸小于所述矩形波導橫截面的尺寸，有效降低了電磁波散射帶來的損耗，保障了輸出電磁波的功率的穩(wěn)定。

9、進一步的，由于并聯(lián)后的三個電子注通道中兩側電子注通道影響中間電子注通道，增強了中間電子注通道處的電場，促進了中間電子注通道的注-波互作用，因此，中間電子注通道處所產生的電磁波功率最大，為了使所述耦合孔輸出高功率電磁波，所述第一柵狀結構和所述第三柵狀結構分布于所述第二柵狀結構兩側，所述耦合孔位置與所述第二柵狀結構位置對應。

10、進一步的，由于在單個電子注通道中，電子在通道中點處群聚效應最強，產生的電磁波也最強，因此，為了便于所述耦合孔導出上述位置對應的電磁波，所述耦合孔中心位于所述第二電子注通道中心線的中垂線上。

11、進一步的，為了同時獲得兩個耦合后的電磁波，所述耦合腔包括第一腔體和第二腔體，所述第一腔體設置于所述殼體頂部，所述第二腔體設置于所述殼體底部，所述第一電子注通道、所述第二電子注通道和所述第三電子注通道上端均與所述第一腔體連通；所述第一電子注通道、所述第二電子注通道和所述第三電子注通道下端均與所述第二腔體連通，所述耦合孔包括第一耦合孔和第二耦合孔，所述第一耦合孔與所述第一腔體連通，所述耦合孔與所述第二腔體連通，所述第一電子注通道、所述第二電子注通道和所述第三電子注通道產生的電磁波在所述第一腔體和/或所述第二腔體耦合。

12、進一步的，電磁波在耦合腔內完成耦合后，由耦合孔導出至波導，并最終輸出，其中，輸出的電磁波功率還受所述耦合孔尺寸的影響，為了獲得相位相同、功率不同的電磁波，所述第一耦合孔和所述第二耦合孔尺寸不同。

13、為實現(xiàn)上述目的，本實用新型還提供了一種擴展互作用振蕩器，包括電子槍和振蕩器本體，其中，所述振蕩器本體內安裝有上述任意一種慢波結構。

14、其中，所述擴展互作用振蕩器原理為：所述電子槍發(fā)射電子注，使電子注通過安裝于所述振蕩器本體內的慢波結構，并在所述慢波結構的作用下實現(xiàn)電磁波信號的相速度與電子注的速度同步，獲得放大的電磁波，最后由波導完成電磁波的輸出。

15、本實用新型提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點：

16、本實用新型提供的一種慢波結構，并聯(lián)三個電子注通道，使三個帶狀電子注產生的電磁波在所述耦合腔完成耦合，得到更大功率的電磁波，在不顯著增加梯形線慢波結構尺寸和器件整體尺寸的前提下提高了輸出的電磁波功率，滿足了太赫茲波段下對于真空電子元器件的工作頻率與輸出功率的需求；同時，兩側電子注通道產生的電場在中間電子注通道處疊加，增強了中間電子注通道處電場強度，從而促進中間電子注通道的注-波互作用，進一步增強了中間電子注通道產生的電磁波功率。