一種高效率的寬帶螺旋線行波管的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于寬帶螺旋線行波管技術領域，具體涉及一種內徑跳變的高效率寬帶螺旋線行波管。
【背景技術】
[0002]隨著社會的飛速發(fā)展，軍事電子裝備日新月異。軍事電子裝備的優(yōu)劣，直接反應了部隊作戰(zhàn)能力的強弱，若是沒有一系列寬帶大功率電子器件，勢必在電子對抗中處于極其不利的地位，因此電子對抗發(fā)射機對寬帶大功率電子器件的要求越來越高，其中研制高頻帶、大功率、高效率的器件仍然是亟待解決的關鍵問題。
[0003]寬帶行波管是指頻段范圍覆蓋廣的行波管，寬帶的拓展帶來的不只是方便和快捷，還有巨大的經濟效益:而寬帶行波管功率的提高能滿足不同用戶不同場合的不同需求，具有廣闊的市場應用前景。在衛(wèi)星通信，數據傳輸等空間應用領域中，通常采用螺旋線行波管實現射頻信號的放大。螺旋線行波管通過輸入射頻信號形成的電磁場與電子注進行相互作用，將電子注的動能轉換為電磁能，從而實現射頻信號的放大。相比采用其他高頻結構的行波管，螺旋線行波管具有寬頻帶、大功率等特點，因而在空間應用領域得到廣泛應用。
[0004]螺旋線行波管可分為寬帶螺旋線行波管和窄帶螺旋線行波管，常規(guī)的螺旋線行波管高頻結構主要包括輸入螺旋線、輸出螺旋線、夾持桿、管殼、集中衰減器構成。在寬帶螺旋線行波管設計中，往往會在互作用優(yōu)化時會碰到飽和輸出功率的不同步現象，在高頻段達到飽和輸出功率并滿足要求時，低頻端沒有達到飽和且達不到設計指標，或者在低頻端達到飽和輸出功率時，高頻端已經衰減且達不到設計指標；所設計的行波管頻帶越寬，這種現象在設計的時候越容易出現，導致寬帶螺旋線行波管頻段變窄或者輸出功率變低。如何解決上述問題已經成為國內外學者在設計寬帶行波管的一個重要課題，目前國內外普遍采用非等激勵輸入來解決這個問題，也就是通過不同的輸入功率來使得行波管滿足在頻帶內達到輸出指標，而該方法極大的增加了信號輸入設備的體積和復雜程度。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對現有寬帶螺旋線行波管輸出功率低的缺點提供一種高效率的寬帶螺旋線行波管，該寬帶螺旋線行波管在頻段內的飽和輸出功率趨于同步，整管互作用效率高、輸出功率高。
[0006]為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
[0007]—種高效率的寬帶螺旋線行波管，包括輸入螺旋線、輸出螺旋線、夾持桿、管殼、集中衰減器，其中輸入螺旋線、輸出螺旋線通過夾持桿固定于管殼內，輸入螺旋線和輸出螺旋線之間用切斷分隔，切斷兩邊設置集中衰減器；其特征在于，所述輸出螺旋線內徑相較于輸入螺旋線內徑進行跳變，使得所述螺旋線行波管在工作頻段內飽和輸出功率點聚攏。
[0008]進一步的，所述寬帶螺旋線行波管工作頻段為6?18GB，其輸入螺旋線長度為20?25mm、互作用長度為75?85mm，輸入螺旋線內徑為0.95?1mm，輸出螺旋線內徑為0.85 ?0.9mm。
[0009]所述輸入螺旋線和輸出螺旋線的螺距為0.5mm。
[0010]需要說明的是，本發(fā)明提出采用內徑跳變技術設計得到的一種高效率的寬帶螺旋線行波管，該寬帶螺旋線行波管通過輸出螺旋線內徑跳變實現了螺旋線行波管在工作頻段內各個頻點的飽和輸出功率點聚攏，使得行波管整管互作用效率高、輸出功率高。但寬帶螺旋線行波管的具體尺寸應根據其工作頻段進行相應優(yōu)化設計，本發(fā)明并不僅限于工作于6?18GB的寬帶螺旋線行波管。
[0011]本發(fā)明提出的寬帶螺旋線行波管采用內徑跳變技術有效的解決帶寬內飽和輸出功率的同步問題，有效提高寬帶螺旋線行波管的輸出功率，且在等激勵輸入條件下輸出功率高。
【附圖說明】
[0012]圖1是現有均勻螺距的寬帶螺旋線行波管結構示意圖，其中，I為集中衰減器、2為夾持桿、3為管殼，pi表示螺距、rl表示輸入螺旋線內徑、zl表示輸入螺旋線長度、r2表示輸出螺旋線內徑、z2表示輸出螺旋線長度，Ien表示互作用長度。
[0013]圖2是本發(fā)明提供高效率的寬帶螺旋線行波管結構示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明提供高效率的寬帶螺旋線行波管的內徑跳變對比示意圖。
[0015]圖4是實施例中6-18GHZ寬帶螺旋線行波管均勻螺距下內徑不變的輸出功率示意圖。
[0016]圖5是實施例中6-18GHZ寬帶螺旋線行波管均勻螺距下內徑跳變后的輸出功率示意圖。
[0017]圖6是實施例中6-18GHZ寬帶螺旋線行波管均勻螺距下進一步優(yōu)化切斷位置后的輸出功率示意圖。
[0018]圖7是實施例中6-18GHZ寬帶螺旋線行波管均勻螺距下再進一步優(yōu)化互作用長度后的輸出功率示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0020]本實施例中提供工作于6-18GHZ的寬帶螺旋線行波管，但需要說明的是本發(fā)明并不僅限于6-18GHZ的寬帶螺旋線行波管。上述寬帶螺旋線行波管包括輸入螺旋線、輸出螺旋線、夾持桿、管殼、集中衰減器，其中輸入螺旋線、輸出螺旋線通過夾持桿固定于管殼內，輸入螺旋線和輸出螺旋線之間用切斷分隔，切斷兩邊設置集中衰減器；所述輸入螺旋線和輸出螺旋線采用均勻螺距，其螺距均為0.5mm ;其輸入螺旋線長度為20?25mm、互作用長度為75?85mm，輸入螺旋線內徑為0.95?1mm，輸出螺旋線內徑相較于輸入螺旋線內徑進行跳變，跳變?yōu)?.85?0.9mmο
[0021]上述6-18GHZ的寬帶螺旋線行波管按照常規(guī)設計寬帶螺旋線行波管流程進行設
i+o
[0022]首先，通過調整行波管各參數，使得行波管有較好的色散和耦合阻抗，得到了初步的螺旋線內徑為0.9mm和螺距Pl為0.5mm，即輸入螺旋線和輸出螺旋線的初始內徑為0.9mm初始螺距為0.5mm，如圖1所示。根據指標暫定互作用長度為Ien為100mm，加入切斷和衰減部分，暫定切斷的位置為zl為20mm，進行計算，得到的輸出功率如圖4所示，我們發(fā)現在頻段內都達到飽和輸出功率并開始衰減，由于帶寬比較寬，直接導致低頻段、中頻段和高頻段的飽和輸出功率的位置不同步，這就是寬帶行波管設計要普遍面對的問題。
[0023]然后，采用本發(fā)明提出內徑跳變技術，經過仿真軟件對輸入螺旋線內徑rl和輸出螺旋線內徑r2進行掃描優(yōu)化，我們得到了一組優(yōu)良的rl和r2，優(yōu)化后的輸入螺旋線內徑Π為0.954mm輸出螺旋線的內徑r2為0.872mm，如圖2所示，修改輸入螺旋線和輸出螺旋線的內徑并進行計算，我們得到的輸出功率如圖5所示。通過圖5和圖4的對比，我們發(fā)現中頻端和高頻端的輸出飽和功率位置發(fā)生移動，使得低頻段、中頻段和高頻端的輸出飽和功率點靠攏，從而達到優(yōu)化的目的，這對提高輸出功率有顯著的效果。
[0024]再繼續(xù)對切斷位置zl進行掃描優(yōu)化，得到了最佳的切斷位置zl為25mm，進行計算后，輸出功率如圖6所示，可以看出最佳飽和輸出功率同步位置，取最佳飽和輸出功率同步位置作為互作用段的結束位置即Ien為78_，進行計算后得到的輸出功率如圖7所示。
[0025]綜上，本實施例中6-18GHZ的寬帶螺旋線行波管經過最佳經優(yōu)化設計后，其螺距為0.5mm ;其輸入螺旋線長度為25mm、互作用長度為78mm，輸入螺旋線內徑為0.954mm，輸出螺旋線內徑相較于輸入螺旋線內徑進行跳變，跳變?yōu)?.872mm。該寬帶螺旋線行波管能夠在等激勵輸入條件下實現400W以上的輸出功率。通過本實施例進一步說明本發(fā)明提出的內徑跳變的寬帶螺旋線行波管有效克服了寬帶螺旋線行波管飽和輸出功率不同步的問題，有效提高了寬帶螺旋線行波管的輸出功率，但也從實施例中可以看出，針對不同工作頻段的寬帶螺旋線行波管其具體尺寸能夠在本發(fā)明內徑跳變結構的基礎上通過優(yōu)化設計得到，其輸出螺旋線內徑跳變也不僅限于變小，同時也說明了本發(fā)明并不僅限于本實施例。
[0026]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，本說明書中所公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換；所公開的所有特征、或所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以任何方式組合。
【主權項】
1.一種高效率的寬帶螺旋線行波管，包括輸入螺旋線、輸出螺旋線、夾持桿、管殼、集中衰減器，其中輸入螺旋線、輸出螺旋線通過夾持桿固定于管殼內，輸入螺旋線和輸出螺旋線之間用切斷分隔，切斷兩邊設置集中衰減器；其特征在于，所述輸出螺旋線內徑相較于輸入螺旋線內徑進行跳變，使得所述螺旋線行波管在工作頻段內飽和輸出功率點聚攏。2.按權利要求1所述高效率的寬帶螺旋線行波管，其特征在于，所述寬帶螺旋線行波管工作頻段為6?18GB，其輸入螺旋線長度為20?25mm、互作用長度為75?85mm，輸入螺旋線內徑為0.95?1mm，輸出螺旋線內徑為0.85?0.9mm。3.按權利要求2所述高效率的寬帶螺旋線行波管，其特征在于，所述輸入螺旋線和輸出螺旋線的螺距均為0.5mm。
【專利摘要】本發(fā)明屬于寬帶螺旋線行波管技術領域，針對現有寬帶螺旋線行波管輸出功率低的缺點提供一種內徑跳變的高效率寬帶螺旋線行波管，包括輸入螺旋線、輸出螺旋線、夾持桿、管殼、集中衰減器，其中輸入螺旋線、輸出螺旋線通過夾持桿固定于管殼內，輸入螺旋線和輸出螺旋線之間用切斷分隔，切斷兩邊設置集中衰減器；其特征在于，所述輸出螺旋線內徑相較于輸入螺旋線內徑進行跳變，使得所述螺旋線行波管在工作頻段內飽和輸出功率點聚攏。本發(fā)明提出的寬帶螺旋線行波管采用內徑跳變技術有效的解決帶寬內飽和輸出功率的同步問題，有效提高寬帶螺旋線行波管的輸出功率，且在等激勵輸入條件下輸出功率高。
【IPC分類】H01J25/34, H01J23/26
【公開號】CN105070623
【申請?zhí)枴緾N201510443928
【發(fā)明人】王珂, 胡玉祿, 胡權, 朱小芳, 李斌
【申請人】電子科技大學
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月27日