專利名稱：一種Ku波段脈沖行波管的慢波組件及Ku波段脈沖行波管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種行波管，具體涉及一種Ku波段脈沖行波管的慢波組件。
背景技術(shù)：
行波管是一種靠連續(xù)調(diào)制電子注的速度來實現(xiàn)放大功能的微波電子管，行波管的 特點是頻帶寬、增益高、動態(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)代行波管已成為雷達(dá)、電子對抗、中繼通信、衛(wèi)星通信、電視直播衛(wèi)星、 導(dǎo)航、遙感、遙控、遙測等電子設(shè)備的重要微波電子器件。隨著現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，工作頻 率不斷向高端延伸，Ku波段的優(yōu)點有1、Ku波段頻率高，不易受微波輻射干擾；2、接收Ku 波段的天線口徑尺寸小，便于安裝也不易被發(fā)現(xiàn)；3、Ku頻段寬，能傳送多種業(yè)務(wù)與信息；4、 Ku波段下行轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射功率大(大約在100W以上)，能量集中，方便接收。由于Ku波段脈 沖行波管的慢波組件的特殊性，以及整機裝備的飛速發(fā)展，Ku波段脈沖行波管的慢波組件 在整機中的應(yīng)用越來越廣，在裝備中的需求越來越大，其研究已成為各國關(guān)注的重點，對其 輸出功率和頻帶寬度的要求也越來越高，高端頻率需要高輸出功率是目前較難解決的技術(shù) 問題，現(xiàn)有技術(shù)中行波管，其螺旋線一般采用等螺距，相速不變的結(jié)構(gòu)，該種行波管電子效 率低，輸出功率低，后續(xù)申請人對行波管的慢波組件的螺旋線結(jié)構(gòu)進(jìn)行螺距跳變的改進(jìn)，即 采用正跳變 負(fù)跳變 負(fù)跳變的螺距跳變結(jié)構(gòu)，這種螺旋線的行波管雖然具有較高的輸出 功率，可以滿足一定頻率范圍內(nèi)的高輸出功率，但是輸出功率在頻帶高端跌落較快，還不能 滿足高頻率高輸出功率的要求。因此，很有必要在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)一種高頻率點 高輸出功率的行波管。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合 理、精密度高、可以提高行波管的電子效率，并可使行波管在高頻率下輸出功率大的Ku波 段脈沖行波管的慢波組件。技術(shù)方案為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型所采取的技術(shù)方案為一種Ku波段脈沖行波管的慢波組件，包括管殼、螺旋線和夾持桿，其中管殼的內(nèi) 壁和夾持桿的外壁連接，夾持桿的內(nèi)壁和螺旋線的外壁連接，所述的螺旋線輸出端螺距采 用正跳變 負(fù)跳變 正跳變結(jié)構(gòu)。螺旋線之間的螺距大，相速就大，電磁波傳輸速度大，反之，螺旋線之間的螺距小， 相速就小，電磁波傳輸速度就小。本實用新型對原來螺旋線結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，將原來等螺 距的螺旋線進(jìn)行優(yōu)化，改變螺旋線螺距間的距離從而改變相速，提高輸出功率，即先增大輸 出端螺旋線的螺距實現(xiàn)螺旋線相速正跳變，然后減小輸出端螺旋線的螺距，并使螺距小于 最開始的螺距，實現(xiàn)螺旋線相速負(fù)跳變，然后再稍微增大輸出端螺旋線的螺距，但是螺距還 是低于最開始的螺距，實現(xiàn)螺旋線相速正跳變，最后得到螺距由小變大，然后變小，最后再稍增大的螺旋線，從而得到正跳變 負(fù)跳變 正跳變的相速跳變結(jié)構(gòu)的螺旋線。作為優(yōu)選方案，本實用新型所述的Ku波段脈沖行波管的慢波組件，螺旋線輸出端 的螺距跳變結(jié)構(gòu)為1. ^mm 1. 32mm 1. 16mm 1. 20mm,即螺旋線的螺旋線輸出端的螺距 先變大，后變小，再變大，整個螺旋線的長度可以根據(jù)具體慢波電路需要設(shè)計。本實用新型所述的Ku波段脈沖行波管的慢波組件，其中管殼的內(nèi)徑為3. 5 6mm， 螺旋線的內(nèi)徑為1. 5 4mm。管殼和螺旋線的長度根據(jù)實際需要確定。作為更優(yōu)選方案，本實用新型所述的Ku波段脈沖行波管的慢波組件，其中所述的 螺旋線輸出端采用逐漸正跳變 逐漸負(fù)跳變 逐漸正跳變的相速跳變結(jié)構(gòu)。該種相速跳變 結(jié)構(gòu)的螺旋線，可以更好的實現(xiàn)高頻率下的高輸出功率，它的特點是，首先逐漸實現(xiàn)相速正 跳變，即先使螺旋線的螺距稍微增大一點，然后在這基礎(chǔ)上又增大一點，實現(xiàn)螺距逐漸過渡 增大，然后使相速從正跳變向負(fù)跳變逐漸過渡，即先使大螺距變?yōu)橐粋€螺距較小的螺距，然 后在這基礎(chǔ)上，再使螺距減小一點(螺距小于最開始的螺距)，實現(xiàn)螺距逐漸過渡減小，最 后使相速從負(fù)跳變向正跳變逐漸過渡，即先使螺旋線的螺距稍微增大一點，然后在這基礎(chǔ) 上又增大一點，實現(xiàn)螺距逐漸過渡增大(螺距小于最開始的螺距)，從而得到逐漸正跳變 逐漸負(fù)跳變 逐漸正跳變的相速跳變結(jié)構(gòu)的螺旋線，這種結(jié)構(gòu)的螺旋線慢波電路可在6 17GHz頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)高脈沖輸出功率如2500瓦。作為另一優(yōu)選方案，本實用新型所述的Ku波段脈沖行波管的慢波組件，螺旋線的 輸出端的螺距跳變結(jié)構(gòu)為1. 28mm 1. 32mm 1. 24mm 1. 16mm 1. 18 1. 20mm。一種Ku波段脈沖行波管，它包括電子槍殼、慢波組件、集中衰減器、能量耦合器、 聚焦系統(tǒng)和收集極，其中所述的慢波組件為本實用新型提供的慢波組件，它由管殼、螺旋線 和夾持桿組成。以上所述的Ku波段脈沖行波管，其中電子槍殼可以采用無截獲柵控電子槍殼，電 子槍殼的作用是形成符合設(shè)計要求的電子注，所述的行波管中常用的聚焦方法有均勻永磁 聚焦、倒向場聚焦、周期永磁聚焦和均勻電磁聚焦，聚焦系統(tǒng)使電子注保持所需形狀，保證 電子注順利穿過慢波電路并與微波場發(fā)生有效的相互作用，(所述的慢波電路為螺旋線型 慢波電路，它包括螺旋線、環(huán)桿線、夾持桿，管殼、環(huán)圈線等)，最后由收集極接收電子注(所 述的收集極采用降壓收集極)，待放大的微波信號經(jīng)輸入能量耦合器進(jìn)入螺旋線，并沿螺旋 線行進(jìn)，電子與行進(jìn)的微波場進(jìn)行能量交換，使微波信號得到放大，放大后的微波信號經(jīng)輸 出能量耦合器送至負(fù)載。其中輸入、輸出能量耦合器與螺旋線之間和螺旋線各部分之間，都 應(yīng)有良好的阻抗匹配，匹配不佳會造成電磁波反射，反射波引起反饋，會導(dǎo)致行波管內(nèi)出現(xiàn) 寄生振蕩，為避免這種振蕩，須在螺旋線的上設(shè)置集中衰減器，集中衰減器由損耗涂層或損 耗陶瓷片構(gòu)成，在集中衰減器處，反射波被吸收，可達(dá)到消除反饋抑制振蕩的目的。有益效果本實用新型提供的Ku波段脈沖行波管的慢波組件與現(xiàn)有技術(shù)相比具 有以下優(yōu)點本實用新型提供的Ku波段脈沖行波管的慢波組件，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，可以提高行波 管的電子效率，使行波管可以在6 18GHz寬頻帶范圍內(nèi)提供大的輸出功率，尤其能夠在 12 18GHz高頻率下提供2500瓦以上的高脈沖輸出功率，包含有本實用新型提供的慢波組 件組的Ku波段脈沖行波管是一種高頻率高輸出功率的Ku波段脈沖行波管，在國防應(yīng)用中 具有重要價值。

圖1為本實用新型提供的Ku波段脈沖行波管慢波組件的橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型提供的Ku波段脈沖行波管的慢波組件中螺旋線螺距跳變結(jié)構(gòu) 示意圖。圖3為正跳變 負(fù)跳變 負(fù)跳變的慢波電路和正跳變 負(fù)跳變 正跳變的慢波 電路行波管的基波輸出功率對比圖。圖4為正跳變 負(fù)跳變 負(fù)跳變的慢波電路和正跳變 負(fù)跳變 正跳變的慢波 電路的行波管電子效率對比圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例，進(jìn)一步闡明本實用新型，應(yīng)理解這些實施例僅用于 說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍，在閱讀了本實用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù) 人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。實施例1如圖1、圖2所示，本實用新型所述的Ku波段脈沖行波管的慢波組件，它包括管殼
(1)、螺旋線( 和夾持桿(3)，其中管殼(1)的內(nèi)壁和夾持桿(3)的外壁連接，夾持桿(3) 的內(nèi)壁和螺旋線O)的外壁連接，所述的螺旋線(2)輸出端螺距采用正跳變 負(fù)跳變 正 跳變結(jié)構(gòu)。以上所述的正跳變 負(fù)跳變 正跳變結(jié)構(gòu)的螺旋線O)的輸出端的螺距具體跳 變結(jié)構(gòu)為1. 28mm 1. 32mm 1. 16mm 1. 20mm，含有該慢波組件的Ku波段脈沖行波管的 工作頻帶范圍為6 17GHz，脈沖輸出功率> 2. 5kW。其中所述的螺旋線(2)采用鎢螺旋線 制成，夾持桿C3)為氧化鈹材料制成。實施例2本實用新型所述的Ku波段脈沖行波管的慢波組件，它包括管殼(1)、螺旋線(2) 和夾持桿(3)，其中管殼(1)的內(nèi)壁和夾持桿(3)的外壁連接，夾持桿(3)的內(nèi)壁和螺旋線
(2)的外壁連接，所述的螺旋線(2)輸出端螺距逐漸正跳變 逐漸負(fù)跳變 逐漸正跳變的 結(jié)構(gòu)。以上所述的逐漸正跳變 逐漸負(fù)跳變 逐漸正跳變結(jié)構(gòu)的螺旋線O)的輸出端 的螺距具體跳變結(jié)構(gòu)為1. 28mm 1. 32mm 1. 24mm 1. 16mm 1. 18 1. 20mm,含有該慢 波組件的Ku波段脈沖行波管的工作頻帶范圍為6 18GHz，脈沖輸出功率> 2. 5kW。其中 所述的螺旋線( 采用鎢螺旋線制成，夾持桿C3)為氮化硼材料制成。實施例3本實用新型所述的Ku波段脈沖行波管，包括電子槍殼、慢波組件、集中衰減器、能 量耦合器、聚焦系統(tǒng)和收集極。Ku波段脈沖行波管的慢波電路為螺旋線慢波電路，慢波電路 的慢波組件包括管殼(1)、螺旋線( 和夾持桿(3)，其中管殼(1)的內(nèi)壁和夾持桿(3)的 外壁連接，夾持桿⑶的內(nèi)壁和螺旋線⑵的外壁連接，所述的螺旋線⑵輸出端螺距采用 逐漸正跳變 逐漸負(fù)跳變 逐漸正跳變結(jié)構(gòu)，具體螺旋線O)的螺旋線輸出端的螺距跳變 結(jié)構(gòu)為1. 28mm 1. 32mm 1. 24mm 1. 16mm 1. 18 1. 20mm,該Ku波段脈沖行波管工作頻帶范圍為6 18GHz，脈沖輸出功率彡2. 5kW。以上所述的Ku波段脈沖行波管，其中電子槍采用無截獲柵控電子槍，聚焦系統(tǒng)的 聚焦方法為周期永磁聚焦，所述的收集極采用降壓收集極。實施例4Ku波段脈沖行波管的電子頻率 效率 輸出功率比較實驗選取正跳變 負(fù)跳變 負(fù)跳變的慢波電路行波管和正跳變 負(fù)跳變 正跳變的 慢波電路的行波管進(jìn)行對比實驗。實驗結(jié)果表明，當(dāng)采用正跳變 負(fù)跳變 負(fù)跳變的慢波 電路行波管時，電子頻率 效率 輸出功率比較結(jié)果表明該管慢波電路末端采用的是負(fù)相 速跳變，使輸出功率在頻帶高端跌落較快，即在高頻率處輸出功率降低。當(dāng)采用本實用新型 提供的跳變 負(fù)跳變 正跳變的慢波電路的行波管在高頻率點仍有較高的輸出功率。說明 本實用新型提供的正跳變 負(fù)跳變 正跳變的慢波電路的行波管電子效率高，在高頻率輸 出功率高。實施例5裝管試驗選取正跳變 負(fù)跳變 正跳變的慢波電路的行波管(TWTl)(螺距具體跳變結(jié)構(gòu) 為1. 28mm 1. 32mm 1. 16mm 1. 20mm)和正跳變 負(fù)跳變 負(fù)跳變的慢波電路行波管 (TWT2)(螺距具體跳變結(jié)構(gòu)為1. ^mm 1. 32mm 1. 16mm 1. Ilmm)進(jìn)行對比實驗。測定 不同頻率點基波輸出功率和電子效率大小，具體實驗結(jié)果如表1、圖3和圖4所示表1不同行波管不同頻率點基波輸出功率和電子效率的實驗結(jié)果
權(quán)利要求1.一種Ku波段脈沖行波管的慢波組件，其特征在于，包括管殼(1)、螺旋線( 和夾 持桿(3)，其中管殼(1)的內(nèi)壁和夾持桿(3)的外壁連接，夾持桿(3)的內(nèi)壁和螺旋線(2) 的外壁連接，所述的螺旋線(2)輸出端螺距采用正跳變 負(fù)跳變 正跳變結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ku波段脈沖行波管的慢波組件，其特征在于，所述的螺旋線 (2)輸出端螺距采用逐漸正跳變 逐漸負(fù)跳變 逐漸正跳變的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ku波段脈沖行波管的慢波組件，其特征在于，螺旋線O)的 輸出端的螺距跳變結(jié)構(gòu)為1. 28mm 1. 32mm 1. 16mm 1. 20_。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Ku波段脈沖行波管的慢波組件，其特征在于，螺旋線O)的 螺旋線輸出端的螺距跳變結(jié)構(gòu)為1. 28mm 1. 32mm 1. 24mm 1. 16mm 1. 18 1. 20_。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項所述的Ku波段脈沖行波管的慢波組件，其特征在于，所 屬的螺旋線( 采用鎢螺旋線制成，夾持桿C3)為氧化鈹或氮化硼材料制成。
6.一種Ku波段脈沖行波管，其特征在于，它包括權(quán)利要求1所述的的慢波組件、電子槍 殼、集中衰減器、能量耦合器、聚焦系統(tǒng)和收集極。
專利摘要本實用新型公開了一種Ku波段脈沖行波管的慢波組件，它包括管殼(1)、螺旋線(2)和夾持桿(3)，其中管殼(1)的內(nèi)壁和夾持桿(3)的外壁連接，夾持桿(3)的內(nèi)壁和螺旋線(2)的外壁連接，所述的螺旋線(2)輸出端螺距采用正跳變～負(fù)跳變～正跳變結(jié)構(gòu)。本實用新型提供的Ku波段脈沖行波管的慢波組件，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，可以提高Ku波段脈沖行波管的電子效率高，使Ku波段脈沖行波管在6～18GHz寬頻帶范圍內(nèi)提供大的輸出功率，尤其能夠在12～18GHz高頻率下提供2500瓦以上的高脈沖輸出功率，在國防應(yīng)用中具有重要價值。
文檔編號H01J23/26GK201820734SQ20102027366
公開日2011年5月4日 申請日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者劉逸群, 周培章, 李曉峰, 鄒雯婧, 鄭海鷹, 陳彩云, 高志強 申請人:南京三樂電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司