本發(fā)明涉及一種行波管，具體涉及一種輸出效率高、壽命長(zhǎng)、可靠性好和非線性指標(biāo)好的K波段高效率連續(xù)波空間行波管。

背景技術(shù)：

行波管是一種靠調(diào)制電子注的速度來(lái)實(shí)現(xiàn)放大功能的微波電子管，行波管的特點(diǎn)是頻帶寬、增益高、動(dòng)態(tài)范圍大和噪聲低，行波管頻帶寬度(頻帶高低兩端頻率之差/中心頻率)可達(dá)100％以上，增益在25～70分貝范圍內(nèi)，低噪聲行波管的噪聲系數(shù)最低可達(dá)1～2分貝，因此現(xiàn)代行波管已成為軍事雷達(dá)、軍事電子對(duì)抗、中繼通信、衛(wèi)星通信、電視直播衛(wèi)星、導(dǎo)航、遙感、遙控、遙測(cè)等電子設(shè)備的重要微波電子器件。

但是現(xiàn)有的K波段高效率連續(xù)波空間行波管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，輸出高效低、壽命較短、可靠性差和散熱性差等不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種輸出效率高、壽命長(zhǎng)、可靠性好和散熱性好的K波段高效率連續(xù)波空間行波管。

技術(shù)方案：為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:

K波段高效率連續(xù)波空間行波管，它包括：雙陽(yáng)極電子槍，與雙陽(yáng)極電子槍相連的慢波電路，安裝在慢波電路外周的周期永磁聚焦系統(tǒng)，與慢波電路相連的四級(jí)降壓收集極，所述的慢波電路兩端連接有輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)；

所述的雙陽(yáng)極電子槍為聚焦極控制雙陽(yáng)極電子槍，它包括：槍殼，安裝在槍殼底端的后蓋，安裝在槍殼內(nèi)部的陰極支撐筒，安裝在陰極支撐筒上的陰極，安裝在槍殼內(nèi)部的聚焦極支撐筒，安裝在聚焦極支撐筒上的聚焦極，安裝在槍殼前端部的第一陽(yáng)極和第二陽(yáng)極；

所述的慢波電路包括鎢帶螺旋線，套在鎢帶螺旋線外周的復(fù)合管殼，夾持在鎢帶螺旋線和復(fù)合管殼之間的品字形夾持桿；

所述的四級(jí)降壓收集極包括：收集極筒，分別安裝在收集極筒上端和下端的上封接環(huán)和下封接環(huán)，安裝在收集極筒內(nèi)壁上的瓷板，分別安裝在瓷板上的第一收集極，第二收集極，第三收集極和第四收集極，第一收集極，第二收集極，第三收集極和第四收集極彼此不接觸；所述的瓷板上開(kāi)設(shè)有通孔，第一收集極，第二收集極和第三收集極的引線穿過(guò)瓷板上的通孔，分別與各自引線座相連，第四收集極的引線與第四引線座相連；所述的下封接環(huán)內(nèi)安裝有收集極后蓋；

所述的輸入波導(dǎo)的輸入輸能窗瓷采用氧化鋁瓷，輸出波導(dǎo)的輸出窗采用藍(lán)寶石窗瓷片的盒型窗。

作為優(yōu)選方案，以上所述的K波段高效率連續(xù)波空間行波管，復(fù)合管殼外部的極靴焊接有散熱片，散熱片與底板焊接。

慢波電路采用復(fù)合管殼，鎢帶螺旋線和BN夾持桿。由于夾持桿直接將鎢帶螺旋線上產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)給復(fù)合管殼，減小熱阻和導(dǎo)熱路徑，因此慢波系統(tǒng)通過(guò)管殼的散熱能力和強(qiáng)度較強(qiáng)。

另外本發(fā)明采用品字形BN瓷桿，采用品字形大大加強(qiáng)了夾持桿與管殼的接觸面積，慢波電路的散熱和結(jié)構(gòu)可靠性得以保證，同時(shí)采用品字形夾持桿，可有效降低慢波線損耗，有利于電性能的提高。

本發(fā)明利用ANSYS對(duì)慢波結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱分析：結(jié)果表明慢波電路結(jié)構(gòu)溫度最高點(diǎn)在螺旋線的最后一小段，溫度達(dá)到98度左右，其余螺旋線溫度均低于85度，管殼與夾持桿接觸面溫度約為88度，螺旋線與管殼間的溫度差只有10度，表明慢波線的高散熱性能，慢波電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足要求。

為了進(jìn)一步提高慢波電路散熱能力，盡快的將行波管內(nèi)部的熱量傳導(dǎo)至測(cè)試基板，降低螺旋線的工作溫度，提高行波管的熱穩(wěn)定性，擬將管殼外部的極靴焊接散熱片，并與行波管底板進(jìn)行焊接，達(dá)到降低管殼與底板之間的熱阻的目的。另外，采用該技術(shù)也可極大的提高行波管力學(xué)性能，并具有較好的耐振動(dòng)和沖擊的能力。

優(yōu)化結(jié)構(gòu)后的慢波電路計(jì)算結(jié)果與技術(shù)要求對(duì)比如下表：

上表的數(shù)據(jù)表明本發(fā)明優(yōu)化結(jié)構(gòu)后的慢波電路的計(jì)算結(jié)果能夠看出，CAD計(jì)算的各項(xiàng)指標(biāo)均和實(shí)測(cè)的各項(xiàng)指標(biāo)能達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求，輸出功率、增益均能滿足指標(biāo)要求，且具有一定的裕量，同時(shí)非線性指標(biāo)中相移、AM/PM、三階交調(diào)以及群時(shí)延也滿足鑒定件技術(shù)指標(biāo)要求，性能優(yōu)越。

作為優(yōu)選方案，以上所述的K波段高效率連續(xù)波空間行波管，周期永磁聚焦系統(tǒng)的周期L﹤6mm。

本發(fā)明所述的輸入波導(dǎo)的輸入輸能窗瓷采用氧化鋁瓷，輸出波導(dǎo)的輸出窗采用藍(lán)寶石窗瓷片的盒型窗。檢測(cè)輸入、輸出的駐波曲線，在工作頻帶內(nèi)，輸入駐波系數(shù)小于1.2，輸出駐波系數(shù)小于1.2，性能優(yōu)越。

提高多級(jí)降壓收集極效率是提高總效率的重要手段之一，本發(fā)明利用CAD軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用四級(jí)降壓收集極結(jié)構(gòu)，提高四級(jí)降壓收集極效率，并減小返流。

根據(jù)總效率經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算總效率：

該行波管計(jì)算電子效率約25％,收集極效率達(dá)到了80％以上，電子注流通率以98％計(jì)算，總效率超過(guò)61％。

本發(fā)明通過(guò)對(duì)四級(jí)降壓收集極的結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化，取得了很好的電子效率、收集極效率和總效率。

有益效果：本發(fā)明提供的K波段高效率連續(xù)波空間行波管與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供的K波段高效率連續(xù)波空間行波管，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，電子效率高、收集極效率高和總效率高，性能穩(wěn)定。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的K波段高效率連續(xù)波空間行波管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的雙陽(yáng)極電子槍的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明提供的慢波電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明提供的慢波電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明提供的四級(jí)降壓收集極的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明提供的K波段高效率連續(xù)波空間行波管的輸出功率曲線圖。

圖7是本發(fā)明提供的K波段高效率連續(xù)波空間行波管的增益曲線圖。

圖8是本發(fā)明提供的K波段高效率連續(xù)波空間行波管的效率曲線曲線圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。

如圖1至圖5所示，一種K波段高效率連續(xù)波空間行波管，它包括：雙陽(yáng)極電子槍1，與雙陽(yáng)極電子槍1相連的慢波電路2，安裝在慢波電路2外周的周期永磁聚焦系統(tǒng)6，與慢波電路2相連的四級(jí)降壓收集極3，所述的慢波電路2兩端連接有輸入波導(dǎo)4和輸出波導(dǎo)5；

所述的雙陽(yáng)極電子槍1為聚焦極控制雙陽(yáng)極電子槍，它包括：槍殼1-1，安裝在槍殼底端的后蓋1-2，安裝在槍殼1-1內(nèi)部的陰極支撐筒1-3，安裝在陰極支撐筒1-3上的陰極1-4，安裝在槍殼內(nèi)部的聚焦極支撐筒1-5，安裝在聚焦極支撐筒1-5上的聚焦極1-6，安裝在槍殼前端部的第一陽(yáng)極1-7和第二陽(yáng)極1-8；

所述的慢波電路2包括鎢帶螺旋線2-1，套在鎢帶螺旋線2-1外周的復(fù)合管殼2-2，夾持在鎢帶螺旋線2-1和復(fù)合管殼2-2之間的品字形夾持桿2-3；

所述的四級(jí)降壓收集極3包括：收集極筒3-1，分別安裝在收集極筒3-1上端和下端的上封接環(huán)3-2和下封接環(huán)3-3，安裝在收集極筒3-1內(nèi)壁上的瓷板3-4，分別安裝在瓷板3-4上的第一收集極3-5，第二收集極3-7，第三收集極3-9和第四收集極3-11，第一收集極3-5，第二收集極3-7，第三收集極3-9和第四收集極3-11彼此不接觸；所述的瓷板3-4上開(kāi)設(shè)有通孔，第一收集極3-5，第二收集極3-7和第三收集極3-9的引線穿過(guò)瓷板3-4上的通孔，分別與各自的引線座相連，第四收集極3-11的引線與第四引線座相連；所述的下封接環(huán)3-3內(nèi)安裝有收集極后蓋3-12；

所述的輸入波導(dǎo)4的輸入輸能窗瓷采用氧化鋁瓷，輸出波導(dǎo)5的輸出窗采用藍(lán)寶石窗瓷片的盒型窗。

以上所述的K波段高效率連續(xù)波空間行波管，復(fù)合管殼2-2外部的極靴焊接有散熱片2-4，散熱片2-4與底板2-5焊接。

以上所述的K波段高效率連續(xù)波空間行波管，周期永磁聚焦系統(tǒng)6的周期L﹤6mm。

實(shí)施例2

本發(fā)明提供的K波段高效率連續(xù)波空間行波管該管的實(shí)測(cè)指標(biāo)如下：

主要參數(shù)及非線性測(cè)試結(jié)果如下表：

本發(fā)明提供的K波段高效率連續(xù)波空間行波管的輸出功率曲線如圖6所示；本發(fā)明提供的K波段高效率連續(xù)波空間行波管的增益曲線如圖7所示；本發(fā)明提供的K波段高效率連續(xù)波空間行波管的效率曲線曲線如圖8所示。以上結(jié)果表明。本發(fā)明提供的K波段高效率連續(xù)波空間行波管具有高效率、長(zhǎng)壽命和高可靠的特點(diǎn)，非線性指標(biāo)好，性能優(yōu)越，能夠滿足空間通信的使用要求。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。