[發明專利]光纖光柵夾持型螺旋線慢波結構

有效

• 申請號: 201010235008.8
• 申請日: 2010-07-23
• 公開（公告）號: CN101901732A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 孫小菡;陳明芳;印中舉;柏寧豐;樊鶴紅
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01J23/26
• 分類號: H01J23/26
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及螺旋線行波管光纖光柵夾持型慢波結構，屬于微波電子學領域。

背景技術

大功率行波管是機載，艦載，星載雷達等儀器中的核心部件，在軍事，民用方面均有廣泛的應用。慢波系統是決定行波管性能的關鍵部件，良好的慢波結構對于提高波注互作用起到重要作用。在螺旋線型行波管的各項特性中，熱特性是一項非常重要的指標，是決定行波管平均輸出功率，并直接影響行波管工作的穩定性與可靠性的主要因素。

行波管在正常工作時螺旋線周圍的溫度很高，溫度的變化會對行波管的工作性能產生較大的影響。由于螺旋線行波管是通過電子束和高頻信號進行能量交換實現微波信號放大的，不能使用常規的電類溫度傳感器對螺旋線溫度進行接觸式測量。傳統的熱特性分析方法是使用ANSYS軟件進行仿真或采用紅外熱成像技術分析溫度分布情況。這兩種方法都無法得到準確的溫度分布情況。

布拉格光纖光柵纖芯折射率沿縱向周期變化結構，光柵的中心波長取決于光柵周期和反向耦合模的有效折射率，任何引起兩個量改變的物理過程都將引起中心波長的變化。通過測量物理量變化前后反射光波長的變化，就可以獲得待測物理量的變化。布拉格光纖光柵溫度傳感器具有抗電磁干擾的優點，能夠對行波管的螺旋線進行接觸式的分布式溫度測量，得到實際的溫度分布情況。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種光纖光柵夾持型螺旋線慢波結構，采用布拉格光纖光柵作為螺旋線行波管夾持件，在不影響慢波結構高頻特性的前提下實現對螺旋線溫度的分布式測量。

技術方案：常規行波管的螺旋線都需要夾持結構來支撐，夾持桿一般選用陶瓷材料，因為陶瓷適合于高溫工作，且具有相對較好的熱傳導性能，利于散熱。通過分析可以知道，介質夾持桿的介電常數對螺旋線慢波系統的高頻特性會產生影響，隨著夾持桿相對介電常數的增加，螺旋線中的電磁波相速下降，色散特性變好；同時互作用阻抗曲線隨夾持桿相對介電常數的增加而減小，即互作用變弱；衰減也隨著夾持桿相對介電常數的增加而增加。

本發明的光纖光柵夾持型螺旋線慢波結構使用布拉格光纖光柵作為夾持桿材料，即在管殼的軸線上設有螺旋線，在管殼與螺旋線之間設有光纖光柵。

光纖光柵為圓形夾持桿。

在光纖光柵上鍍制碳膜，制成分布式衰減器，抑制行波管的返波振蕩。

在光纖光柵包層外設有帶有分布式衰減器的圓形夾持桿或者扇形夾持桿。

在光纖光柵旁邊放置圓形夾持桿或者扇形夾持桿，點膠固定。

有益效果：采用布拉格光纖光柵作為螺旋線行波管夾持件，能夠實現對螺旋線溫度的分布式測量，為行波管工作穩定性分析提供實驗數據；在光纖光柵上鍍制碳膜，制成分布式衰減器，還能夠抑制行波管的返波振蕩。

附圖說明

圖1為直接使用光纖光柵作為圓形介質夾持桿的螺旋線慢波結構示意圖，

圖2為在圓形陶瓷介質夾持桿旁邊放置光纖光柵的螺旋線慢波結構示意圖，

圖3為在光纖光柵外涂覆介質材料制成圓形介質夾持桿的螺旋線慢波結構示意圖，

圖4為在扇形陶瓷介質夾持桿旁邊放置光纖光柵的螺旋線慢波結構示意圖，

圖5為在光纖光柵外涂覆介質材料制成扇形介質夾持桿的螺旋線慢波結構示意圖。

圖6為光纖光柵夾持桿示意圖

圖7為在陶瓷介質夾持桿旁邊放置光纖光柵的螺旋線慢波結構與未放置光纖光柵的螺旋線慢波結構的色散曲線對比圖。

圖8為在陶瓷介質夾持桿旁邊放置光纖光柵的螺旋線慢波結構與未放置光纖光柵的螺旋線慢波結構的耦合阻抗對比圖。

圖9為直接使用光纖光柵作為圓形介質夾持桿的螺旋線慢波結構與使用圓形陶瓷夾持桿的螺旋線慢波結構的耦合阻抗對比圖。

圖中有：管殼1、螺旋線2、光纖光柵3、圓形夾持桿4、扇形夾持桿5。

具體實施方式

本發明的光纖光柵夾持型螺旋線慢波結構使用布拉格光纖光柵作為夾持桿材料，即在管殼1的軸線上設有螺旋線2，在管殼與螺旋線之間設有光纖光柵3。

光纖光柵為圓形夾持桿。

在光纖光柵上鍍制碳膜，制成分布式衰減器，抑制行波管的返波振蕩。

在光纖光柵包層外設有帶有分布式衰減器的圓形夾持桿或者扇形夾持桿。

在圓形夾持桿或者扇形夾持桿旁邊放置光纖光柵，點膠固定。

為實現對螺旋線溫度的分布式測量，該結構使用布拉格光纖光柵作為夾持桿材料，即在管殼1的軸線上設有螺旋線2，在管殼1與螺旋線2之間設有光纖光柵3。