一種s波段高峰值功率速調(diào)管雙臂輸出裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電真空器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其是微波電真空器件中一種S波段高峰值功率速調(diào)管雙臂輸出裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在眾多的微波電真空器件中，速調(diào)管是其中的一種，速調(diào)管屬于在真空狀態(tài)下，利用帶電粒子在電極間的運(yùn)動(dòng)過(guò)程實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)的振蕩或放大的一種電子器件。普通速調(diào)管具有高功率，高增益和高效率等特點(diǎn)，隨著速調(diào)管峰值功率的提高，在輸出諧振腔中，間隙的高頻電場(chǎng)也隨之增加，間隙的高頻擊穿成為限制速調(diào)管峰值功率的主要因素。在高峰值功率速調(diào)管中，輸出窗的擊穿和損壞是影響速調(diào)管可靠性、穩(wěn)定性和壽命的重要因素。實(shí)驗(yàn)表明，高功率輸出窗的損壞類型有三種:1)介電故障導(dǎo)致陶瓷窗片穿孔，當(dāng)窗片表面電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)材料的介電強(qiáng)度時(shí)引起打火；2)窗片過(guò)熱導(dǎo)致窗片炸裂，由于窗片的熱損耗造成不同部位的溫度差，從而產(chǎn)生熱應(yīng)力，當(dāng)熱應(yīng)力大于陶瓷材料的抗彎強(qiáng)度時(shí)，造成窗片炸裂；3)窗片和窗框焊接處的熱應(yīng)力引起輸出窗漏氣。
[0003]本發(fā)明考慮到輸出峰值功率大,采用了雙臂輸出回路,從而大大降低了峰值功率對(duì)輸出窗的功率容量，使得雙臂輸出裝置具有更高的功率容量，工作可靠性以及穩(wěn)定性更聞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種S波段高峰值功率速調(diào)管雙臂輸出裝置，本發(fā)明簡(jiǎn)單易行，且本發(fā)明的雙臂輸出裝置在同樣功率電平輸出的條件下，相對(duì)于其它傳統(tǒng)單臂輸出腔，其工作頻帶內(nèi)的工作可靠性和穩(wěn)定性更高。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種S波段高峰值功率速調(diào)管雙臂輸出裝置的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)包括:1)輸出腔的高頻參數(shù)設(shè)計(jì)，其中，輸出腔采用的是重入式圓柱諧振腔；2)耦合輸出裝置的設(shè)計(jì)，另外，盒型輸出窗的圓波導(dǎo)與矩形波導(dǎo)BJ26的模式變換設(shè)計(jì)滿足頻帶內(nèi)的傳輸特性，從而能夠確定圓波導(dǎo)的半徑的尺寸。
[0006]本發(fā)明提出的一種S波段高峰值功率速調(diào)管雙臂輸出裝置包括:輸出腔和雙臂波導(dǎo)裝置，其中:
[0007]所述雙臂波導(dǎo)裝置包括兩個(gè)相同的單臂波導(dǎo)裝置，這兩個(gè)單臂波導(dǎo)裝置分別與所述輸出腔對(duì)稱連接；
[0008]每個(gè)單臂波導(dǎo)裝置包括依次從下至上連接的彎波導(dǎo)一、直波導(dǎo)一、彎波導(dǎo)二組件、輸出窗組件和直波導(dǎo)二組件。
[0009]在本發(fā)明中，電子注經(jīng)過(guò)群聚諧振腔的電流密度調(diào)制，獲得了調(diào)制深度很高的高頻電流，在經(jīng)過(guò)輸出腔間隙時(shí)，電子注與間隙的高頻場(chǎng)發(fā)生注波互作用，其產(chǎn)生的高頻能量從耦合輸出裝置輸出。本發(fā)明簡(jiǎn)單易行，且本發(fā)明的雙臂輸出裝置在同樣功率電平輸出的條件下，相對(duì)于其它傳統(tǒng)單臂輸出腔，其工作頻帶內(nèi)的工作可靠性和穩(wěn)定性更高。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1A是本發(fā)明雙臂輸出裝置的側(cè)面示意圖；
[0011]圖1B是本發(fā)明雙臂輸出裝置的剖面示意圖；
[0012]圖2A是本發(fā)明輸出腔的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2B是本發(fā)明輸出腔的剖面示意圖；
[0014]圖3A是本發(fā)明彎波導(dǎo)一的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3B是本發(fā)明彎波導(dǎo)一的剖面示意圖；
[0016]圖3C是本發(fā)明彎波導(dǎo)二組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3D是本發(fā)明彎波導(dǎo)二組件的剖面示意圖；
[0018]圖4A是本發(fā)明直波導(dǎo)一的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4B是本發(fā)明直波導(dǎo)一的剖面示意圖；
[0020]圖5A是本發(fā)明輸出窗組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5B是本發(fā)明輸出窗組件的剖面示意圖；
[0022]圖6A是本發(fā)明盒型輸出窗組件電場(chǎng)分布示意圖；
[0023]圖6B是本發(fā)明盒型輸出窗組件磁場(chǎng)分布示意圖；
[0024]圖7A是本發(fā)明直波導(dǎo)二組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7B是本發(fā)明直波導(dǎo)二組件的剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]利用高頻電子注在諧振腔的間隙感應(yīng)的高頻電場(chǎng)和電子注發(fā)生注波互作用，從而產(chǎn)生了能量交換，隨著功率容量的增加，不但要考慮諧振腔間隙的耐壓?jiǎn)栴}，同時(shí)也要考慮輸出窗的功率容量問(wèn)題，基于這兩種考慮，本發(fā)明提出一種提高輸出功率容量的S波段高峰值功率速調(diào)管雙臂輸出裝置，該輸出裝置的結(jié)構(gòu)是通過(guò)電性能設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、機(jī)械加工、釬焊和陶瓷封接工藝等過(guò)程實(shí)現(xiàn)的，其輸出工作模式是TEltl矩形波導(dǎo)模。
[0028]圖1是本發(fā)明雙臂輸出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖1A是本發(fā)明雙臂輸出裝置的側(cè)面示意圖，圖1B是本發(fā)明雙臂輸出裝置的剖面示意圖，如圖1所示，所述S波段高峰值速調(diào)管雙臂輸出裝置包括輸出腔I和雙臂波導(dǎo)裝置，所述雙臂波導(dǎo)裝置包括兩個(gè)相同的單臂波導(dǎo)裝置，這兩個(gè)單臂波導(dǎo)裝置分別與所述輸出腔I對(duì)稱連接，形成雙臂波導(dǎo)輸出結(jié)構(gòu)，每個(gè)單臂波導(dǎo)裝置包括依次從下至上連接的彎波導(dǎo)一 2、直波導(dǎo)一 3、彎波導(dǎo)二組件4、輸出窗組件5和直波導(dǎo)二組件6，其中:
[0029]所述輸出腔I位于該雙臂輸出裝置的最下端，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中，圖2A為所述輸出腔的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2B為所述輸出腔的剖面示意圖，所述輸出腔I的側(cè)面腔壁上開有兩個(gè)對(duì)稱的耦合孔，分別與對(duì)稱安裝的彎波導(dǎo)一 2連接，所述耦合孔在其連接口處開有焊料槽，以保證所述輸出腔I與所述彎波導(dǎo)一 2緊密焊接，所述輸出腔I用于從電子注提取高峰值功率的微波，并通過(guò)側(cè)面腔壁上的耦合孔傳送到相應(yīng)的彎波導(dǎo)一 2 ；
[0030]其中，所述輸出腔I工作在S波段，其工作電壓和電流分別為420kV和520A，所述輸出腔I高頻參數(shù)的設(shè)計(jì)包括:a)諧振腔的諧振頻率、特性阻抗R/Q、間隙耦合系數(shù)M和外加載品質(zhì)因數(shù)Q的設(shè)計(jì)；b)間隙渡越角的選擇(即連接口的大小)，其中，利用PIC軟件可以設(shè)計(jì)輸出腔I的諧振頻率，所述輸出腔I為重入式圓柱形諧振腔，保持諧振頻率基本不變時(shí)，調(diào)節(jié)腔直徑、腔高、漂移管的內(nèi)外直徑和間隙