[發明專利]一種寬頻帶毫米波行波管慢波系統的有效散熱結構及其實現方法

無效

• 申請號: 200910135710.4
• 申請日: 2009-04-27
• 公開（公告）號: CN101533750A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 吳華夏;賀兆昌;程海;周秋俊;朱剛;張文丙;袁璟春;孫梅林
• 申請（專利權）人: 安徽華東光電技術研究所
• 主分類號: H01J23/26
• 分類號: H01J23/26;H01J9/00
• 代理公司: 信息產業部電子專利中心
• 代理人: 李勤媛

技術領域

本發明屬于微波電子器件領域，具體涉及到微波毫米波行波管中螺旋線慢波系統的有效散熱方法。

背景技術

在微波電子器件中，毫米波行波管輸出功率水平的限制，直接與器件內慢波系統的有效散熱問題相關聯，因此在研制毫米波行波管的過程中，找到該問題的可靠解決方案十分重要。該問題的復雜性主要是因為以下因素：一方面，電子注散焦和微波功率流經螺旋線慢波系統的熱損耗都會造成螺旋線溫度上升；另一方面，電子槍、收集極區域的熱量向螺旋線區域傳導，也會提升螺旋線慢波系統的溫度。同時，隨著工作頻帶向毫米波的拓寬，螺旋線慢波系統的高頻損耗增加。慢波系統的部分零件尺寸和管子散熱尺寸的減小，增加了慢波系統冷卻的難度，螺旋線十分纖細，溫度過高就會燒毀。降低螺旋線溫度可以提高可靠性和降低功率在螺旋線上的高頻損耗，保證小型結構螺旋線慢波系統的熱穩定性，這就迫切要求我們解決慢波系統的散熱問題。螺旋線慢波系統上的熱量需經“螺旋線—介質夾持桿”和“介質夾持桿—管殼”兩個熱界面導出。在傳統的工藝技術中，都是采取從螺旋線至介質夾持桿，以及從介質夾持桿至管殼這兩處的夾持緊密程度上下功夫，盡力將它們夾緊，以至于往往造成介質夾持桿的破損。螺旋線、介質夾持桿和管殼間的導熱能力、材料的導熱性能、接觸面的大小和接觸質量、導熱途徑的長短、接觸壓力或焊接的好壞情況等都是影響散熱的關鍵因素。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是重新考慮螺旋線慢波系統—介質夾持桿—管殼之間的連接結構關系，以改造它們之間的散熱水平。本發明的目的在于提供一種寬頻帶毫米波行波管慢波系統的有效散熱結構及其實現方法，采用在介質夾持桿和金屬管殼間增加加載片，加載片和夾持桿之間增加一層復合金屬材料，加載片和管殼之間也增加一層導熱金屬材料，保證兩者有效接觸，同時將傳統的夾持桿和管殼接觸改為夾持桿、加載片和管殼間的接觸，引入加載片不僅加寬了頻帶，還增加了夾持桿的散熱面積，又將圓形夾持桿改為扇型結構，增加了和加載片的接觸面積，有效地改善夾持桿表面與管殼之間的熱接觸。為完成本發明目的，具體采用以下技術方案來實現，一種寬頻帶毫米波行波管慢波系統的有效散熱結構，包括由螺旋線慢波結構經其外圍緊密接觸的介質夾持桿以及最外層的管殼所組成的熱傳導通路，其特征在于，所述介質夾持桿，其縱向排列著含有扇形表面的鋸齒，每個鋸齒外圍增加一層與其接觸的加載片，該加載片與所述介質夾持桿接觸的表面處鍍有一層導熱的復合金屬膜；所述加載片與管殼的接觸表面處鍍有一層導熱銅膜。所述加載片上鍍的一層導熱復合金屬膜，其基底為鎢層，鎢層上面再鍍一層銅膜。所述加載片結構，它不僅與介質夾持桿的弧形背面相接觸，還和該介質夾持桿兩側面相接觸。一種按上述毫米波行波管慢波系統有效散熱結構的實現方法，其特征在于，該方法按以下步驟進行操作：

A選擇加載片，

Aa在電鍍夾具上放置加載片，再放入鍍膜設備中，

Ab采用電阻加熱式蒸發法鍍銅，加熱電流350±10A，8-10分鐘

B選擇介質夾持桿，

Ba在鍍膜夾具上放置介質夾持桿，加熱至460-540℃，真空度3×10^-3Pa，保持時間15-20分鐘，

Bb采用電阻加熱式蒸發法鍍鎢，束電流260±20mA，真空度小于(8-9)10^-4Pa，保持15-20分鐘，

Bc采用電阻加熱式蒸發法鍍銅，

C將已鍍膜的介質夾持桿放入加載片中，

D用冷彈壓法將加載片裝入管殼，

E用熱壓縮法將螺旋線、介質夾持桿、加載片及管殼固定成緊密接觸狀。

本發明的有益效果為(1)可以極大地改善毫米波慢波系統的熱穩定性；(2)與其他已知的方法相比，本發明制作過程勞動量小，而且可以避免一系列復雜的工藝操作；(3)由于可以使用更小截面尺寸的夾持桿，從而能夠降低慢波系統設計中的高頻損耗，并且提高整個慢波系統的熱散能力。

附圖說明

圖1將裝有介質夾持桿的加載片和螺旋線裝入管殼示意圖

圖2本發明實現方法實施流程圖

具體實施方式

參照圖1，表示將裝有介質夾持桿1的加載片2和螺旋線3裝入管殼4示意圖。圖中改變了傳統形式圓柱體介質夾持桿方案，改用成扇形介質夾持桿，即其縱向排列著含有扇形表面的鋸齒，每個鋸齒外圍增加一層與其接觸的加載片，該加載片與所述介質夾持桿接觸的表面處鍍有一層導熱的復合金屬膜；所述加載片與管殼的接觸表面處鍍有一層導熱銅膜。