具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體及其組裝方法【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體及其組裝方法，通過內(nèi)調(diào)諧桿組件、外調(diào)諧桿組件和支撐組件的配合實(shí)現(xiàn)諧振頻率調(diào)節(jié)，調(diào)諧組件占用空間小、無需附加額外設(shè)備；膜片與腔體之間保證了良好的電接觸和高機(jī)械強(qiáng)度；冷卻水通路，能夠快速傳導(dǎo)膜片上累積的熱量；在內(nèi)調(diào)諧桿與內(nèi)卡板之間放置彈簧，消除了內(nèi)調(diào)諧桿組件與外調(diào)諧桿組件之間因零件配合誤差引起的晃動；外調(diào)諧桿外壁螺紋和固定螺套內(nèi)壁螺紋具有第二螺距，外調(diào)諧桿內(nèi)壁螺紋和內(nèi)調(diào)諧桿的長螺桿螺紋具有第一螺距，第二螺距小于第一螺距，實(shí)現(xiàn)了對膜片形變量的精確控制，從而能夠連續(xù)地對腔體諧振頻率進(jìn)行微調(diào)?！緦＠f明】具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體及其組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001]本發(fā)明涉及微波及毫米波電真空器件
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體及其組裝方法?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]速調(diào)管是一種高功率、高增益和高效率的微波、毫米波放大器件，同時(shí)還具有工作穩(wěn)定可靠和長壽命的優(yōu)點(diǎn)，這使其在科學(xué)研究、國防建設(shè)和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。在20世紀(jì)40年代，由于軍用雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的需要，速調(diào)管在理論和工程實(shí)現(xiàn)方面均取得了很大進(jìn)展，與此同時(shí)，在高能物理研究領(lǐng)域，速調(diào)管開始用作推動電子直線加速器的功率源。從50年代早期開始，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，通過對速調(diào)管中非線性注波互作用過程的深入分析并發(fā)展出相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，使得器件的效率和功率不斷獲得優(yōu)化提高。目前，用于下一代直線加速器的X波段速調(diào)管峰值輸出功率已達(dá)75MW，用于熱核聚變裝置中等離子體低混雜波加熱的C波段速調(diào)管連續(xù)波輸出功率已達(dá)500kW。通過采用擴(kuò)展互作用結(jié)構(gòu)，小型化速調(diào)管的工作頻率已逐步擴(kuò)展到了毫米波、亞毫米波以及太赫茲頻段，并開始在各類移動通信和探測設(shè)備中獲得應(yīng)用。[0003]在速調(diào)管中，由陰極發(fā)射的電子注受到諧振腔間隙電場的調(diào)制而出現(xiàn)速度變化，隨后，伴隨著注內(nèi)空間電荷波的影響轉(zhuǎn)化為密度調(diào)制，最終逐漸形成高度群聚的電子注，離散的電子束團(tuán)通過激勵(lì)起輸出腔高頻電場向外界交出能量。這一復(fù)雜過程中，諧振腔的調(diào)諧狀態(tài)對整個(gè)互作用效率的影響十分關(guān)鍵，頻率失配的腔體將導(dǎo)致軸向速度異常零散的電子注，進(jìn)而造成整管性能的顯著下降。隨著工作頻率的提高，速調(diào)管的相對帶寬變窄，為適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，需要對腔體頻率進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)為克服在制造和工藝環(huán)節(jié)引入的結(jié)構(gòu)和裝配誤差，在熱測過程中也需要對腔體頻率進(jìn)行精細(xì)的微調(diào)以使整管狀態(tài)達(dá)到最優(yōu)。因此，在對諧振腔頻率要求嚴(yán)格的場合中，通常需要在腔體外部設(shè)置專用的調(diào)諧機(jī)構(gòu)。[0004]加拿大原子能公司(AtomicEnergyofCanadaLimited，AECL)的研究人員在1993年發(fā)表的論文(DesignofaTunerandAdjustableRFCouplerforaCff2856MHzRFCavity,M.S.deJong,F.P.Adams,R.J.Burtonetal.,Proceedingsofthe1993ParticleAcceleratorConference,voI.2，pp.829-831)中描述了一種用于S波段速調(diào)管諧振腔的機(jī)械調(diào)諧機(jī)構(gòu)，參考圖1。其腔體為中部開有漂移通道的扁平狀軸對稱圓柱形中空結(jié)構(gòu)，在腔體側(cè)壁11開孔并設(shè)置有調(diào)諧活塞12，調(diào)諧活塞12連桿內(nèi)部為套管結(jié)構(gòu)形成冷卻水通路，調(diào)諧機(jī)構(gòu)與腔體之間使用波紋管13密封。工作狀態(tài)下，在外部附加執(zhí)行器(如步進(jìn)電機(jī))推動調(diào)諧活塞動作從而實(shí)現(xiàn)對腔體頻率的精確調(diào)諧。[0005]但上述技術(shù)方案具有下列技術(shù)缺陷，首先，上述加拿大AECL公司的方案中，調(diào)諧活塞的動作需要通過外部的執(zhí)行器來驅(qū)動，盡管調(diào)諧精度較高，但實(shí)際的速調(diào)管通常包含多個(gè)諧振腔，尤其是對于工作頻率較高的小尺寸速調(diào)管，器件外部容納執(zhí)行器的空間十分有限。此外，執(zhí)行器還需要額外的供電和控制設(shè)備輔助其正常工作，這增加了速調(diào)管作為基本器件單元的復(fù)雜性。因而，上述方案不適合在高頻段速調(diào)管中使用。其次，對調(diào)諧活塞的冷卻采用套管的形式，在小尺寸結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)起來難度較大，且水流量較小時(shí)冷卻效果有限?；钊{(diào)諧方式需要確?；钊c腔側(cè)壁的良好接觸，否則會出現(xiàn)間隙打火和微波泄露的問題。調(diào)諧活塞與腔體之間無法保證真空密封且易形成氣體殘留，必要時(shí)需外接真空排氣系統(tǒng)?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0006](一)要解決的技術(shù)問題[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體及其組裝方法。[0008](二)技術(shù)方案[0009]本發(fā)明的一種具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體，包括:腔體組件21和與之對應(yīng)的調(diào)諧組件，所述腔體組件21可組成包含N個(gè)串列腔體的腔鏈，每個(gè)腔體均固定連接一調(diào)諧組件;其中，所述調(diào)諧組件包括:內(nèi)調(diào)諧桿組件、外調(diào)諧桿組件和支撐組件;所述內(nèi)調(diào)諧桿組件包括:相互連接的膜片31和內(nèi)調(diào)諧桿，所述內(nèi)調(diào)諧桿包括長螺桿34，所述膜片31與腔體密封連接;所述外調(diào)諧桿組件包括:外調(diào)諧桿41，外調(diào)諧桿內(nèi)壁與所述長螺桿34螺紋連接；所述支撐組件包括:支撐桿44、固定螺套46和限位筒49，支撐桿底端與腔體頂面固定連接，并支撐所述固定螺套46和限位筒49，固定螺套內(nèi)壁與外調(diào)諧桿外壁螺紋連接，所述限位筒49與固定螺套46限定外調(diào)諧桿旋動的行程范圍和路徑，以限定膜片的形變量。[0010]優(yōu)選地:腔體組件的腔體頂面中部開有凹槽22，所述凹槽上部為一臺階結(jié)構(gòu)23，N個(gè)腔體可組成一串列的諧振腔鏈;膜片下表面邊緣固定連接于腔體凹槽的臺階結(jié)構(gòu)23，密封該腔體凹槽以形成一諧振腔;所述外調(diào)諧桿組件還包括:限位螺母42，其位于所述限位筒49與固定螺套(46)之間，限位螺母內(nèi)壁與外調(diào)諧桿外壁螺紋連接。[0011]優(yōu)選地，所述長螺桿的螺紋具有第一螺距;所述外調(diào)諧桿41為中空桿狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁螺紋具有第一螺距，其外壁螺紋具有第二螺距;所述限位螺母42為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁螺紋具有第二螺距;所述固定螺套46為管狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁螺紋具有第二螺距;所述第二螺距小于第一螺距，使得外調(diào)諧桿的大行程變比轉(zhuǎn)換為內(nèi)調(diào)諧桿的小行程。[0012]優(yōu)選地，所述支撐組件還包括外卡板48;所述限位筒49為中空圓柱體結(jié)構(gòu)，其頂端圓開口尺寸小于底端圓開口尺寸，其底端圓開口與外卡板中間圓通孔位置正對，其沿軸向在側(cè)壁上以180度為間隔開有兩個(gè)對稱的長槽。[0013]優(yōu)選地，所述支撐組件還包括:內(nèi)卡板45和螺母47;所述內(nèi)卡板45為矩形平板，其中部開有圓通孔，固定螺套46插入圓通孔中，內(nèi)卡板兩端開有對稱的兩個(gè)與支撐桿配合的圓通孔;所述外卡板48為矩形平板，其一側(cè)中部開有帶中間圓通孔的矩形槽，其兩端開有對稱的兩個(gè)與支撐桿配合的圓通孔，限位筒49固定于與矩形槽相對的外卡板另一側(cè)，兩個(gè)支撐桿的頂端分別依次插入內(nèi)卡板的兩個(gè)與支撐桿配合的圓通孔和外卡板的兩個(gè)與支撐桿配合的圓通孔中，螺母47將內(nèi)卡板45和外卡板48旋緊固定于支撐桿44上，固定螺套被外卡板的矩形槽限位;所述調(diào)諧組件還包括彈簧51，所述內(nèi)調(diào)諧桿還包括與長螺桿34連接的塊狀平臺35;所述彈簧51—端穿過長螺桿34并固定于塊狀平臺35，另一端穿過固定螺套底部并與內(nèi)卡板的下底面接觸，提供緊固力。[0014]優(yōu)選地，所述膜片31和內(nèi)調(diào)諧桿之間還連接有水套底座32和水套33;所述水套底座32為凸臺狀結(jié)構(gòu)，橫截面較小的一端與膜片上表面固定連接，所述水套33為一端開口的空腔結(jié)構(gòu)，其兩斜側(cè)壁對稱開有兩個(gè)通孔，其頂面通過一盲孔與內(nèi)調(diào)諧桿固定連接，其開口端與水套底座的橫截面較大的一端密封連接，所述水套底座32和水套33組成冷卻水通路。[0015]本發(fā)明還提供了一種具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體的組裝方法，包括:步驟A:制備腔體組件21，并將膜片31與腔體密封連接;步驟B:組裝彈簧51、內(nèi)調(diào)諧桿組件以及內(nèi)卡板45;步驟C:組裝外調(diào)諧桿組件和內(nèi)調(diào)諧桿組件并調(diào)整外調(diào)諧桿組件的位置;步驟D:安裝外卡板組件；以及步驟E:緊固內(nèi)卡板45和外卡板組件，制成具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體。[0016]優(yōu)選地，所述步驟B具體包括:將彈簧51穿過長螺桿34，并將其下端固定放置于塊狀平臺35，再將內(nèi)卡板的與支撐桿配合的圓通孔穿過支撐桿頂端，同時(shí)內(nèi)卡板的中部圓通孔穿過長螺桿34，使內(nèi)卡板的下底面與彈簧的上端接觸。[0017]優(yōu)選地，所述步驟C具體包括:子步驟Cl:將限位螺母42安裝在外調(diào)諧桿的合適位置并鎖緊，旋動固定螺套46使之與限位螺母42抵緊，接著將外調(diào)諧桿41旋轉(zhuǎn)安裝在內(nèi)調(diào)諧桿的長螺桿34上，將外調(diào)諧桿組件固定在內(nèi)調(diào)諧桿組件上；以及子步驟C2:同時(shí)旋動外調(diào)諧桿41和固定螺套46，將內(nèi)卡板45向下壓至支撐桿頂端的螺紋底部，彈簧51處于收縮狀態(tài)，反方向旋動外調(diào)諧桿41，固定螺套46位置不變，使外調(diào)諧桿組件整體向上運(yùn)動，限位螺母42與固定螺套46分離。[0018]優(yōu)選地:所述步驟D具體包括:嘗試安裝外卡板組件，將外卡板的與支撐桿配合的圓通孔穿過支撐桿頂端，同時(shí)限位筒穿過外調(diào)諧桿41，并將固定螺套的六棱柱嵌入外卡板的矩形槽內(nèi)，同時(shí)調(diào)整外調(diào)諧桿與內(nèi)調(diào)諧桿的長螺桿的相對位置，使限位螺母42位于限位筒長槽的中間位置;步驟E具體包括:將螺母47旋轉(zhuǎn)安裝在支撐桿頂端，使內(nèi)卡板45和外卡板組件壓緊固定螺套46并穩(wěn)固地安裝在支撐桿44上。[0019](三)有益效果[0020]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的一種具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體及其組裝方法具有以下有益效果:[0021](I)通過內(nèi)調(diào)諧桿組件、外調(diào)諧桿組件和支撐組件的配合實(shí)現(xiàn)膜片形變量的調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)腔體諧振頻率，調(diào)諧組件結(jié)構(gòu)緊湊、動作穩(wěn)定可靠、占用空間小、無需附加額外的執(zhí)行器、電源和控制設(shè)備，非常適合小空間小尺寸高頻段速調(diào)管；[0022](2)用膜片作為腔體的一個(gè)壁面，腔體頻率通過調(diào)諧膜片來改變，膜片與腔體之間具有可靠的無縫連接和真空密封，二者作為一個(gè)整體保證了良好的電接觸和高機(jī)械強(qiáng)度，從而有效避免了活塞式調(diào)諧裝置的微波泄露和微量氣體殘留的問題，尤其對于高頻段的速調(diào)管而言，因?yàn)榍惑w尺寸較小，采用膜片對腔體頻率進(jìn)行調(diào)諧相對活塞方式更為可行和有效；[0023](3)在膜片與調(diào)諧桿之間設(shè)置由水套底座和水套焊接而成的中空結(jié)構(gòu)，用作冷卻水通路，同時(shí)由無氧銅材料制成的水套底座和水套具有高的導(dǎo)熱率，能夠快速傳導(dǎo)膜片上累積的熱量，通過降低膜片溫度有效減小其熱形變引起的腔體頻率變化，避免了在調(diào)諧桿中直接放置水路造成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜和冷卻效果差的問題；[0024](4)在內(nèi)調(diào)諧桿與內(nèi)卡板之間放置彈簧，消除了內(nèi)調(diào)諧桿組件與外調(diào)諧桿組件之間因零件配合誤差引起的晃動，并確保內(nèi)調(diào)諧桿組件的動作連續(xù)穩(wěn)定；[0025](5)外調(diào)諧桿外壁螺紋和固定螺套內(nèi)壁螺紋具有第二螺距，外調(diào)諧桿內(nèi)壁螺紋和內(nèi)調(diào)諧桿的長螺桿螺紋具有第一螺距，第二螺距小于第一螺距，實(shí)現(xiàn)了對膜片形變量的精確控制，從而能夠連續(xù)地對腔體諧振頻率進(jìn)行微調(diào)。【附圖說明】[0026]圖1是加拿大AECL公司提出的一種用于S波段速調(diào)管諧振腔的機(jī)械調(diào)諧機(jī)構(gòu)；[0027]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體的立體示意圖；[0028]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的腔體組件和支撐桿的立體示意圖，其中對腔體組件進(jìn)行了剖切；[0029]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)調(diào)諧桿組件的立體示意圖；[0030]圖5是本發(fā)明實(shí)施例的水套底座和水套組合起來的立體示意圖，其中對水套進(jìn)行了剖切；[0031]圖6是本發(fā)明實(shí)施例的外調(diào)諧桿組件的立體示意圖和剖視圖；[0032]圖7是本發(fā)明實(shí)施例的支撐組件的立體剖視圖；[0033]圖8是本發(fā)明實(shí)施例的外卡板組件的立體示意圖，其中對限位筒進(jìn)行了剖切；[0034]圖9是本發(fā)明實(shí)施例的固定螺套的立體示意圖；[0035]圖10是本發(fā)明實(shí)施例的彈簧的立體示意圖；[0036]圖11是本發(fā)明實(shí)施例的具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體的二分之一剖視圖和局部放大視圖；[0037]圖12是本發(fā)明實(shí)施例的具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體的組裝方法流程圖。[0038]【符號說明】[0039]11-腔體側(cè)壁;12-調(diào)諧活塞；13-波紋管；[0040]21-腔體組件;22-凹槽;23-臺階結(jié)構(gòu);24-漂移頭；[0041]31-膜片；32-水套底座;33-水套;34-長螺桿;35-塊狀平臺；36-圓柱形短桿;37-圓臺；[0042]41-外調(diào)諧桿;42-限位螺母;43-鎖緊螺釘;44-支撐桿;45-內(nèi)卡板;46-固定螺套；47-螺母;48-外卡板;49-限位筒[0043]51-彈簧。【具體實(shí)施方式】[0044]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，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。[0045]速調(diào)管諧振腔的特性關(guān)系到輸出功率和工作帶寬等宏觀性能指標(biāo)，而諧振腔的諧振頻率是其重要特性參數(shù)之一，改變諧振腔的體積可以調(diào)節(jié)其諧振頻率。本發(fā)明提供了一種頻率連續(xù)調(diào)諧裝置，用來調(diào)節(jié)速調(diào)管諧振腔的諧振頻率，從而使得速調(diào)管達(dá)到符合設(shè)計(jì)要求的狀態(tài)。[0046]參見圖2至圖11，本發(fā)明的第一實(shí)施例提供了一種具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體，其包括:腔體組件21和與之對應(yīng)的調(diào)諧組件，腔體組件21可沿漂移頭安裝方向組成N個(gè)串列的腔體，實(shí)際速調(diào)管中包括有多個(gè)腔體組件，每個(gè)腔體均固定連接一套調(diào)諧組件。[0047]其中，腔體組件中腔體的頂面與串列方向垂直的兩端開有兩個(gè)對稱的盲孔，其頂面中部向下開有凹槽22，凹槽上部的尺寸略大于下部的尺寸，以形成一臺階結(jié)構(gòu)23，沿串列方向最外側(cè)兩個(gè)腔壁以及相鄰兩個(gè)腔體的公共腔壁共開有N+1個(gè)共軸圓孔，共軸圓孔內(nèi)安裝有漂移頭24，漂移頭24為中空圓管狀結(jié)構(gòu)，其伸入凹槽的一端為斜椎體，N個(gè)腔體的凹槽通過漂移頭24連通，形成一串列的諧振腔鏈，在圖2和圖3中，所述N取I，可理解為速調(diào)管的腔鏈只包括一個(gè)腔體和一套調(diào)諧組件(實(shí)際速調(diào)管通常包含多個(gè)諧振腔)，腔體兩長側(cè)壁各開有一個(gè)共軸圓孔以容納漂移頭24。[0048]其中，漂移頭的斜錐體上開槽以抑制二次電子的不利影響，為減小表面電流損耗并提高導(dǎo)熱能力，腔體組件21和漂移頭24的材料均為無氧銅，二者通過釬焊連接;為提高腔體頻率的調(diào)諧效果，共軸圓孔不位于腔壁的幾何對稱中心，而是靠近凹槽開口的位置，使得漂移頭24也與凹槽開口的位置較近。[0049]其中，每套調(diào)諧組件包括內(nèi)調(diào)諧桿組件、外調(diào)諧桿組件、支撐組件和彈簧51。[0050]其中，內(nèi)調(diào)諧桿組件包括:膜片31、水套底座32、水套33以及由長螺桿34、圓臺37、塊狀平臺35和圓柱形短桿36組成的內(nèi)調(diào)諧桿。[0051]膜片下表面邊緣固定連接于腔體凹槽的臺階結(jié)構(gòu)23，密封該腔體凹槽以形成一諧振腔;水套底座32為凸臺狀結(jié)構(gòu)，橫截面較小的一端與膜片上表面固定連接;水套33為一端開口的空腔結(jié)構(gòu)，其兩斜側(cè)壁對稱開有兩個(gè)通孔，其頂面具有一盲孔，其開口端與水套底座的橫截面較大的一端密封連接，水套底座32和水套33組成冷卻水通路；內(nèi)調(diào)諧桿的圓柱形短桿固定于水套頂面的盲孔內(nèi)，圓柱形短桿頂端連接塊狀平臺35，塊狀平臺頂端連接圓臺37，圓臺頂端連接長螺桿34，該長螺桿的螺紋具有第一螺距。[0052]優(yōu)選地，膜片的材料為高強(qiáng)度無磁不銹鋼，表面電鍍致密的鎳層后再覆銅，以增大表面電導(dǎo)率減小電流損耗，提高腔體的品質(zhì)因數(shù);水套兩斜側(cè)壁的通孔分別作為進(jìn)水口和出水口與外部的細(xì)銅管(圖中未繪出)連接;水套底座截面較小的一端與膜片31釬焊連接；水套開口端與水套底座的橫截面較大的一端釬焊連接，為增強(qiáng)散熱效果，水套底座和水套的材料均為無氧銅，在速調(diào)管長脈沖或連續(xù)波工作時(shí)，可有效帶走膜片上因表面電流損耗產(chǎn)生的熱量，從而穩(wěn)定腔體的結(jié)構(gòu)和諧振頻率；內(nèi)調(diào)諧桿由無磁不銹鋼制成且表面鍍鎳，圓柱形短桿36插入水套頂面的盲孔內(nèi)，并通過釬焊連接。[0053]優(yōu)選地，對于功率損耗小的腔體，膜片的發(fā)熱量也較小，可以將水套底座32和水套33合并為一個(gè)不具有空腔的實(shí)體，以便簡化結(jié)構(gòu);膜片31也可采用銅-錳白銅-銅復(fù)合材料，作為芯層的錳白銅具有較高的強(qiáng)度，外側(cè)的銅層可以直接釬焊，其高電導(dǎo)率可減小表面電流損耗，無需電鍍，簡化了工藝過程。[0054]其中，外調(diào)諧桿組件包括:外調(diào)諧桿41、限位螺母42和三枚鎖緊螺釘43。[0055]外調(diào)諧桿41為中空桿狀結(jié)構(gòu)，其外壁和內(nèi)壁下部均刻有螺紋，內(nèi)壁螺紋具有第一螺距，外壁螺紋具有第二螺距，其頂端開有一字槽;限位螺母42為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁開有螺紋，該螺紋具有第二螺距，其圓周均勻分布三個(gè)貫通螺孔，其內(nèi)壁與外調(diào)諧桿的外壁螺紋連接;鎖緊螺釘43為短圓柱體，其頂端開有一字槽，其外表面開有螺紋，三枚鎖緊螺釘43分別與限位螺母的三個(gè)貫通螺孔螺紋連接，將限位螺母42鎖緊至外調(diào)諧桿41;內(nèi)調(diào)諧桿的長螺桿34旋入外調(diào)諧桿的內(nèi)壁，內(nèi)調(diào)諧桿和外調(diào)諧桿41螺紋連接，其中，該第二螺距小于第一螺距。[0056]外調(diào)諧桿的一字槽在需要調(diào)諧腔體頻率時(shí)由專用工具進(jìn)行旋動。[0057]優(yōu)選地，外調(diào)諧桿41、限位螺母42和鎖緊螺釘43均由無磁不銹鋼制成。[0058]其中，支撐組件包括:兩件支撐桿44、內(nèi)卡板45、固定螺套46、兩件螺母47以及由外卡板48和限位筒49組成的外卡板組件。[0059]支撐桿44為圓柱形桿狀結(jié)構(gòu)，其兩端的直徑小于中間段的直徑，其頂端開有螺紋，其底端插入腔體頂面的盲孔內(nèi)，與腔體固定連接。[0060]由于水套在斜側(cè)壁上有開孔，支撐桿44在空間上不會與外接細(xì)銅管沖突。[0061]固定螺套46為管狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁開有第二螺距的螺紋，其頂部為六棱柱，中部和底部為圓柱體，底部圓柱的直徑小于中部圓柱的直徑；[0062]內(nèi)卡板45為矩形平板，其中部開有圓通孔，固定螺套46插入圓通孔中，其固定螺套中部圓柱的尺寸與內(nèi)卡板中部圓通孔的尺寸匹配，內(nèi)卡板兩端開有對稱的兩個(gè)與支撐桿配合的圓通孔；[0063]外卡板48為矩形平板，其一側(cè)中部開有帶中間圓通孔的矩形槽，其兩端開有對稱的兩個(gè)與支撐桿配合的圓通孔，其與矩形槽相對的另一側(cè)固定有限位筒49，限位筒49為中空圓柱體結(jié)構(gòu)，其頂端圓開口尺寸小于底端圓開口尺寸，其底端圓開口與外卡板中間圓通孔位置正對，其沿軸向在側(cè)壁上以180度為間隔開有兩個(gè)對稱的長槽，兩個(gè)支撐桿的頂端分別依次插入內(nèi)卡板的兩個(gè)與之配合的圓通孔和外卡板的兩個(gè)與之配合的圓通孔中，兩件螺母47將內(nèi)卡板45和外卡板48旋緊固定于兩個(gè)支撐桿44上，固定螺套的六棱柱被外卡板的矩形槽限位，外調(diào)諧桿41旋入固定螺套內(nèi)壁，外調(diào)諧桿41和固定螺套46螺紋連接，限位螺母42位于限位筒的頂端圓開口與固定螺套的六棱柱之間，可從限位筒的長槽觀察到限位螺母的位置。[0064]限位筒49與固定在外調(diào)諧桿上的限位螺母相配合，限定了外調(diào)諧桿旋動的行程范圍，確保了膜片的形變量在可回復(fù)的彈性形變區(qū)域內(nèi)，從而有效避免金屬膜片發(fā)生不可逆的塑性形變，防止腔體特性被永久性的改變;通過限位筒上所開的長槽，可以觀察限位螺母42在整個(gè)行程內(nèi)所處的位置，有助于操作人員估計(jì)當(dāng)前腔體頻率相對于參考值的偏離量；受到內(nèi)卡板45和外卡板48共同約束的固定螺套46不存在旋轉(zhuǎn)和垂直于卡板的軸向移動，限定了外調(diào)諧桿在空間的運(yùn)動路徑。[0065]優(yōu)選地，支撐桿44由無磁不銹鋼制成且外表面鍍鎳，內(nèi)卡板45、固定螺套46、螺母47、外卡板48和限位筒49由無磁不銹鋼制成;支撐桿底端與腔體頂面的盲孔釬焊連接;外卡板48與限位筒49通過氬弧焊連接。[0066]其中，彈簧51兩端磨平，其一端穿過內(nèi)調(diào)諧桿的長螺桿34并固定于塊狀平臺35，另一端穿過固定螺套的底部圓柱并與內(nèi)卡板的下底面接觸，提供緊固力。[0067]優(yōu)選地，彈簧51可由高強(qiáng)度耐疲勞的鈹青銅材料制成。[0068]本發(fā)明第一實(shí)施例的具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體，通過旋轉(zhuǎn)外調(diào)諧桿帶動內(nèi)調(diào)諧桿上下垂直移動，內(nèi)調(diào)諧桿的上下垂直移動對膜片產(chǎn)生垂直的提拉或按壓，從而使膜片產(chǎn)生形變，進(jìn)而調(diào)節(jié)腔體的頻率。例如，內(nèi)調(diào)諧桿、外調(diào)諧桿和固定螺套中均采用右旋螺紋，則順時(shí)針轉(zhuǎn)動外調(diào)諧桿時(shí)，將使內(nèi)調(diào)諧桿向上運(yùn)動，對膜片產(chǎn)生提拉作用，使腔體頻率降低，而逆時(shí)針轉(zhuǎn)動外調(diào)諧桿時(shí)，將使內(nèi)調(diào)諧桿向下運(yùn)動，對膜片產(chǎn)生按壓作用，使腔體頻率升高。[0069]本發(fā)明第一實(shí)施例的具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體，結(jié)構(gòu)緊湊、動作穩(wěn)定可靠、占用空間小、無需附加額外的執(zhí)行器、電源和控制設(shè)備，非常適合在高頻段的小型速調(diào)管中使用；在膜片與調(diào)諧桿之間設(shè)置由水套底座和水套焊接而成的中空金屬結(jié)構(gòu)，用作冷卻水通路，同時(shí)由無氧銅材料制成的水套底座和水套具有高的導(dǎo)熱率，能夠快速傳導(dǎo)膜片上累積的熱量，通過降低膜片溫度有效減小其熱形變引起的腔體頻率變化;避免了在調(diào)諧桿中直接放置水路造成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜和冷卻效果差的問題;用金屬膜片作為腔體的一個(gè)壁面，腔體頻率通過調(diào)諧膜片來改變，膜片與腔體之間具有可靠的無縫連接和真空密封，二者作為一個(gè)整體保證了良好的電接觸和高機(jī)械強(qiáng)度，從而有效避免了活塞式調(diào)諧裝置的微波泄露和微量氣體殘留的問題;尤其是對于高頻段的速調(diào)管而言，因?yàn)榍惑w尺寸較小，采用膜片對腔體頻率進(jìn)行調(diào)諧相對活塞方式更為可行和有效;在內(nèi)調(diào)諧桿與內(nèi)卡板之間放置彈簧51，消除了內(nèi)調(diào)諧桿組件與外調(diào)諧桿組件之間因零件配合誤差引起的晃動，并確保內(nèi)調(diào)諧桿組件的動作連續(xù)穩(wěn)定。[0070]進(jìn)一步地，本發(fā)明第一實(shí)施例的具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體，膜片的形變量取決于內(nèi)調(diào)諧桿、外調(diào)諧桿和固定螺套三者之間的相對位置。固定螺套的空間位置不變，可作為內(nèi)調(diào)諧桿和外調(diào)諧桿空間位移的參考基準(zhǔn)。外調(diào)諧桿外壁螺紋和固定螺套內(nèi)壁螺紋均具有第二螺距，即軸向移動一個(gè)單位長度需旋轉(zhuǎn)η圈。外調(diào)諧桿內(nèi)壁螺紋和內(nèi)調(diào)諧桿的長螺桿螺紋均具有第一螺距，即軸向移動一個(gè)單位長度需旋轉(zhuǎn)m圈，其中η大于m，即第二螺距小于第一螺距，旋動外調(diào)諧桿在軸向產(chǎn)生一個(gè)單位的行程時(shí)，內(nèi)調(diào)諧桿將相應(yīng)地在軸向產(chǎn)生(n-m)/m倍的單位行程。舉例來說，如果設(shè)置n-m=l，則外調(diào)諧桿與內(nèi)調(diào)諧桿之間軸向行程的變比為m倍，由此可見，本發(fā)明將外調(diào)諧桿較大的行程通過一定的變比轉(zhuǎn)換為內(nèi)調(diào)諧桿的較小行程，實(shí)現(xiàn)了對膜片形變量的精確控制，從而能夠連續(xù)地對腔體諧振頻率進(jìn)行微調(diào)。[0071]參見圖12，本發(fā)明的第二實(shí)施例提供了一種上述具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體的組裝方法，其包括:[0072]步驟A:制備腔體組件21，并將內(nèi)調(diào)諧桿組件的膜片31與腔體密封連接。[0073I該步驟A具體包括:[0074]子步驟Al:制備腔體組件21，加工腔體的凹槽22和臺階結(jié)構(gòu)23。[0075]子步驟A2:將內(nèi)調(diào)諧桿組件放置于腔體的凹槽內(nèi)，將膜片31壓緊于腔體凹槽內(nèi)的臺階結(jié)構(gòu)表面。[0076]子步驟A2:通過冷測確定速調(diào)管腔體在膜片無形變狀態(tài)下的諧振頻率，若諧振頻率高于預(yù)設(shè)頻率值，則執(zhí)行子步驟A3，若諧振頻率低于預(yù)設(shè)頻率值，則執(zhí)行子步驟A4。[0077]子步驟A3:在腔體凹槽內(nèi)的臺階結(jié)構(gòu)上放置與臺階結(jié)構(gòu)截面一致的銅墊圈，增加腔體高度，再通過冷測判斷修正后的諧振頻率是否達(dá)到預(yù)設(shè)頻率值，如果是，則通過釬焊將內(nèi)調(diào)諧桿組件的膜片31與腔體凹槽內(nèi)的臺階結(jié)構(gòu)23密封真空連接;如果否，則重復(fù)執(zhí)行子步驟A3，直到諧振頻率達(dá)到預(yù)設(shè)頻率值，并將內(nèi)調(diào)諧桿組件的膜片31與腔體凹槽內(nèi)的臺階結(jié)構(gòu)23密封真空連接。[0078]子步驟A4:通過銑削將腔體凹槽內(nèi)的臺階深度加大，再通過冷測判斷修正后的諧振頻率是否達(dá)到預(yù)設(shè)頻率值，如果是，則通過釬焊將內(nèi)調(diào)諧桿組件的膜片31與腔體凹槽內(nèi)的臺階結(jié)構(gòu)23密封真空連接；如果否，則重復(fù)執(zhí)行子步驟A4，直到諧振頻率達(dá)到預(yù)設(shè)頻率值，并將內(nèi)調(diào)諧桿組件的膜片31與腔體凹槽內(nèi)的臺階結(jié)構(gòu)23密封真空連接。[0079]步驟B:組裝彈簧51、內(nèi)調(diào)諧桿組件以及內(nèi)卡板45。[0080]步驟B具體包括:將彈簧51穿過內(nèi)調(diào)諧桿的長螺桿34，并將其下端固定放置于內(nèi)調(diào)諧桿的塊狀平臺35，再將內(nèi)卡板的與支撐桿配合的圓通孔穿過支撐桿頂端，同時(shí)內(nèi)卡板的中部圓通孔穿過內(nèi)調(diào)諧桿的長螺桿34，使內(nèi)卡板的下底面與彈簧的上端接觸。[0081]步驟C:組裝外調(diào)諧桿組件和內(nèi)調(diào)諧桿組件并調(diào)整外調(diào)諧桿組件的位置。[0082]步驟C具體包括:[0083]子步驟Cl:將限位螺母42安裝在外調(diào)諧桿的合適位置并鎖緊，旋動固定螺套46使之與限位螺母42抵緊，接著將外調(diào)諧桿41旋轉(zhuǎn)安裝在內(nèi)調(diào)諧桿的長螺桿34上，將外調(diào)諧桿組件固定在內(nèi)調(diào)諧桿組件上。[0084]子步驟C2:同時(shí)旋動外調(diào)諧桿41和固定螺套46，將內(nèi)卡板45向下壓至支撐桿頂端的螺紋底部，彈簧51處于收縮狀態(tài)，反方向旋動外調(diào)諧桿41，固定螺套46位置不變，使外調(diào)諧桿組件整體向上運(yùn)動，限位螺母42與固定螺套46分離。[0085]步驟D:安裝外卡板組件。[0086]步驟D具體包括:嘗試安裝外卡板組件，將外卡板的與支撐桿配合的圓通孔穿過支撐桿頂端，同時(shí)限位筒中部圓通孔穿過外調(diào)諧桿41，并將固定螺套的六棱柱嵌入外卡板的矩形槽內(nèi)，同時(shí)調(diào)整外調(diào)諧桿41與內(nèi)調(diào)諧桿的長螺桿34的相對位置，使限位螺母42位于限位筒長槽的中間位置。[0087]步驟E:緊固內(nèi)卡板45和外卡板組件，制成具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體。[0088]步驟E具體包括:將螺母47旋轉(zhuǎn)安裝在支撐桿頂端，使內(nèi)卡板45和外卡板組件壓緊固定螺套46并穩(wěn)固地安裝在支撐桿44上。[0089]優(yōu)選地，內(nèi)調(diào)諧桿的長螺桿34、外調(diào)諧桿41和固定螺套46相互咬合的螺紋之間可以涂抹適量黃油以起到潤滑作用，有助于頻率連續(xù)調(diào)諧裝置動作更為平穩(wěn)。[0090]至此，已經(jīng)結(jié)合附圖對本實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述。依據(jù)以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對本發(fā)明的具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體及其組裝方法有了清楚的認(rèn)識。[0091]需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，均為所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，上述對各元件的定義并不僅限于實(shí)施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對其進(jìn)行簡單地更改或替換，例如:[0092](I)內(nèi)調(diào)諧桿組件、外調(diào)諧桿組件、支撐組件還可以采用其他形狀的結(jié)構(gòu)；[0093](2)實(shí)施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍；[0094](3)上述實(shí)施例可基于設(shè)計(jì)及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實(shí)施例混合搭配使用，即不同實(shí)施例中的技術(shù)特征可以自由組合形成更多的實(shí)施例。[0095]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)?！局鳈?quán)項(xiàng)】1.一種具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體，其特征在于，包括:腔體組件(21)和與之對應(yīng)的調(diào)諧組件，所述腔體組件(21)可組成N個(gè)串列的腔體，每個(gè)腔體均固定連接一調(diào)諧組件;其中，所述調(diào)諧組件包括:內(nèi)調(diào)諧桿組件、外調(diào)諧桿組件和支撐組件；所述內(nèi)調(diào)諧桿組件包括:相互連接的膜片(31)和內(nèi)調(diào)諧桿，所述內(nèi)調(diào)諧桿包括長螺桿(34),所述膜片(31)與腔體密封連接；所述外調(diào)諧桿組件包括:外調(diào)諧桿(41)，外調(diào)諧桿內(nèi)壁與所述長螺桿(34)螺紋連接；所述支撐組件包括:支撐桿(44)、固定螺套(46)和限位筒(49)，支撐桿底端與腔體頂面固定連接，并支撐所述固定螺套(46)和限位筒(49)，固定螺套內(nèi)壁與外調(diào)諧桿外壁螺紋連接，所述限位筒(49)與固定螺套(46)限定外調(diào)諧桿旋動的行程范圍和路徑，以限定膜片的形變量。2.如權(quán)利要求1所述的速調(diào)管腔體，其特征在于:腔體組件的腔體頂面中部開有凹槽(22)，所述凹槽上部為一臺階結(jié)構(gòu)(23)，N個(gè)腔體可組成一串列的諧振腔鏈；膜片下表面邊緣固定連接于腔體凹槽的臺階結(jié)構(gòu)(23)，密封該腔體凹槽以形成一諧振腔；所述外調(diào)諧桿組件還包括:限位螺母(42)，其位于所述限位筒(49)與固定螺套(46)之間，限位螺母內(nèi)壁與外調(diào)諧桿外壁螺紋連接。3.如權(quán)利要求2所述的速調(diào)管腔體，其特征在于，所述長螺桿的螺紋具有第一螺距;所述外調(diào)諧桿(41)為中空桿狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁螺紋具有第一螺距，其外壁螺紋具有第二螺距;所述限位螺母(42)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁螺紋具有第二螺距;所述固定螺套(46)為管狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁螺紋具有第二螺距;所述第二螺距小于第一螺距，使得外調(diào)諧桿的大行程變比轉(zhuǎn)換為內(nèi)調(diào)諧桿的小行程。4.如權(quán)利要求3所述的速調(diào)管腔體，其特征在于，所述支撐組件還包括外卡板(48);所述限位筒(49)為中空圓柱體結(jié)構(gòu)，其頂端圓開口尺寸小于底端圓開口尺寸，其底端圓開口與外卡板中間圓通孔位置正對，其沿軸向在側(cè)壁上以180度為間隔開有兩個(gè)對稱的長槽。5.如權(quán)利要求4所述的速調(diào)管腔體，其特征在于，所述支撐組件還包括:內(nèi)卡板(45)和螺母(47);所述內(nèi)卡板(45)為矩形平板，其中部開有圓通孔，固定螺套(46)插入圓通孔中，內(nèi)卡板兩端開有對稱的兩個(gè)與支撐桿配合的圓通孔；所述外卡板(48)為矩形平板，其一側(cè)中部開有帶中間圓通孔的矩形槽，其兩端開有對稱的兩個(gè)與支撐桿配合的圓通孔，限位筒(49)固定于與矩形槽相對的外卡板另一側(cè)，兩個(gè)支撐桿的頂端分別依次插入內(nèi)卡板的兩個(gè)與支撐桿配合的圓通孔和外卡板的兩個(gè)與支撐桿配合的圓通孔中，螺母(47)將內(nèi)卡板(45)和外卡板(48)旋緊固定于支撐桿(44)上，固定螺套被外卡板的矩形槽限位；所述調(diào)諧組件還包括彈簧(51)，所述內(nèi)調(diào)諧桿還包括與長螺桿(34)連接的塊狀平臺(35);所述彈簧(51)—端穿過長螺桿(34)并固定于塊狀平臺(35)，另一端穿過固定螺套底部并與內(nèi)卡板的下底面接觸，提供緊固力。6.如權(quán)利要求1所述的速調(diào)管腔體，其特征在于，所述膜片(31)和內(nèi)調(diào)諧桿之間還連接有水套底座(32)和水套(33);所述水套底座(32)為凸臺狀結(jié)構(gòu)，橫截面較小的一端與膜片上表面固定連接，所述水套(33)為一端開口的空腔結(jié)構(gòu)，其兩斜側(cè)壁對稱開有兩個(gè)通孔，其頂面通過一盲孔與內(nèi)調(diào)諧桿固定連接，其開口端與水套底座的橫截面較大的一端密封連接，所述水套底座(32)和水套(33)組成冷卻水通路。7.—種如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體的組裝方法，其特征在于，包括:步驟A:制備腔體組件(21)，并將膜片(31)與腔體密封連接；步驟B:組裝彈簧(51)、內(nèi)調(diào)諧桿組件以及內(nèi)卡板(45);步驟C:組裝外調(diào)諧桿組件和內(nèi)調(diào)諧桿組件并調(diào)整外調(diào)諧桿組件的位置；步驟D:安裝外卡板組件；以及步驟E:緊固內(nèi)卡板(45)和外卡板組件，制成具有頻率連續(xù)調(diào)諧裝置的速調(diào)管腔體。8.如權(quán)利要求7所述的組裝方法，其特征在于，所述步驟B具體包括:將彈簧(51)穿過長螺桿(34)，并將其下端固定放置于塊狀平臺(35)，再將內(nèi)卡板的與支撐桿配合的圓通孔穿過支撐桿頂端，同時(shí)內(nèi)卡板的中部圓通孔穿過長螺桿(34)，使內(nèi)卡板的下底面與彈簧的上端接觸。9.如權(quán)利要求8所述的組裝方法，其特征在于，所述步驟C具體包括:子步驟Cl:將限位螺母(42)安裝在外調(diào)諧桿的合適位置并鎖緊，旋動固定螺套(46)使之與限位螺母(42)抵緊，接著將外調(diào)諧桿(41)旋轉(zhuǎn)安裝在內(nèi)調(diào)諧桿的長螺桿(34)上，將外調(diào)諧桿組件固定在內(nèi)調(diào)諧桿組件上；以及子步驟C2:同時(shí)旋動外調(diào)諧桿(41)和固定螺套(46)，將內(nèi)卡板(45)向下壓至支撐桿頂端的螺紋底部，彈簧(51)處于收縮狀態(tài)，反方向旋動外調(diào)諧桿(41)，固定螺套(46)位置不變，使外調(diào)諧桿組件整體向上運(yùn)動，限位螺母(42)與固定螺套(46)分離。10.如權(quán)利要求9所述的組裝方法，其特征在于:所述步驟D具體包括:嘗試安裝外卡板組件，將外卡板的與支撐桿配合的圓通孔穿過支撐桿頂端，同時(shí)限位筒穿過外調(diào)諧桿(41)，并將固定螺套的六棱柱嵌入外卡板的矩形槽內(nèi)，同時(shí)調(diào)整外調(diào)諧桿與內(nèi)調(diào)諧桿的長螺桿的相對位置，使限位螺母(42)位于限位筒長槽的中間位置；步驟E具體包括:將螺母(47)旋轉(zhuǎn)安裝在支撐桿頂端，使內(nèi)卡板(45)和外卡板組件壓緊固定螺套(46)并穩(wěn)固地安裝在支撐桿(44)上?！疚臋n編號】H01J9/00GK105845530SQ201610187040【公開日】2016年8月10日【申請日】2016年3月29日【發(fā)明人】趙鼎,王香君,于波,張志強(qiáng)【申請人】中國科學(xué)院電子學(xué)研究所