W波段双层脊加载微带曲折线行波管的仿真与实验研究

《IEEE Transactions on Plasma Science》：Simulation and Experiment Investigation of W-Band Dual-Layer Ridge-Loaded Microstrip Meander Line Traveling-Wave Tube

提出一种悬置双层脊加载微带螺旋线慢波结构（SDR-MML SWS），对比传统SD-MML结构，其耦合阻抗更高，输出功率更大。实验表明，在90-100 GHz频段内，反射损耗小于-15 dB，传输损耗约-6.5至-10 dB，实测与仿真结果高度吻合。

　　

摘要：

为了提高W波段悬浮双层微带蜿蜒线（SD-MML）慢波结构（SWS）行波管（TWT）的输出功率，本文提出了悬浮双层带状加载微带蜿蜒线（SDR-MML）SWS。在最佳工作电压条件下，比较了两种TWT的性能。与SD-MML SWS相比，SDR-MML SWS具有更大的耦合阻抗，并能产生更高的输出功率。为了验证仿真结果，通过光刻工艺制造了SDR-MML SWS。实验测试结果显示，在90–100 GHz范围内，SDR-MML SWS的反射损耗小于?15 dB，传输损耗约为?6.5至?10 dB。实验传输特性与仿真结果高度一致。

引言

折叠波导慢波结构（SWS）在带宽和功率容量方面具有显著优势，因此在毫米波行波管（TWT）中得到了广泛应用[1]、[2]。然而，当工作频率进入太赫兹范围时，传统折叠波导结构中的电子束通道尺寸变得过于微小[3]、[4]。这种微型化对制造精度和对准精度提出了严格的要求，超出了传统加工技术的能力范围。微制造技术的最新进展为真空电子器件带来了新的机遇[5]。在新兴的替代方案中，微带蜿蜒线SWS是一种有前景的二维平面结构，它自然适合片状电子束的传播，同时具有低工作电压、宽带宽、高效率以及简化制造工艺等优势[6]。这种与先进微加工技术的兼容性使得微带蜿蜒线SWS成为太赫兹TWT的一个有吸引力的解决方案，因为在这些应用中，传统折叠波导结构面临根本性的制造限制[7]、[8]。