[發明專利]一種多注耦合腔行波管慢波結構及其制作方法

有效

• 申請號: 201110056745.6
• 申請日: 2011-03-10
• 公開（公告）號: CN102163528A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 吳華夏;江祝苗;方衛;肖兵;沈旭東
• 申請（專利權）人: 安徽華東光電技術研究所
• 主分類號: H01J23/24
• 分類號: H01J23/24;H01J9/00
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 周光

技術領域

本發明涉及微波真空電子器件領域，具體涉及一種多注耦合腔行波管慢波結構及其制作方法，尤其涉及用于大功率多注行波管的耦合腔行波管慢波結構及其制作方法。

背景技術

行波管作為真空微波功率放大器件，具有頻帶寬、增益大、效率高、可靠性高等優點，在各類軍用微波發射機中有著廣泛的應用，被譽為武器裝備的“心臟”。

行波管根據其慢波結構可分為螺旋線行波管、耦合腔行波管、多注耦合腔行波管等。由于多注耦合腔行波管慢波結構的散熱性能很好，能承受相當大的功率，因此多注耦合腔行波管一般用于大功率的行波管中。

但是在多注耦合腔行波管的實際工作中，隨著行波管輸出功率的增大，其所需要的聚焦磁場也要求更大，此時行波管中軟鐵制作的極靴可能出現磁場飽和從而導致電子注散焦，影響電子注的通過率，最終可能使得行波管報廢。

傳統的大功率多注耦合腔慢波結構如圖1所示，慢波結構由極靴1和銅環2連接構成，其中極靴1由軟鐵材料，一般為電工純鐵DT8制作，銅環2由無氧銅TU1材料制作，極靴1和銅環2上都開有耦合槽。極靴1和銅環2交替排列，通過釬焊焊接的方式形成空腔鏈，空腔鏈通過設在極靴1和銅環2上的耦合槽相互耦合，構成耦合腔鏈。這些耦合腔鏈與輸入輸出裝置連接，再在耦合腔鏈中部位置設置吸收器，就構成耦合腔慢波系統。

為了獲得較高的耦合阻抗，傳統的多注大功率耦合腔慢波結構極靴的厚度d₁與銅環的厚度d₂相等；極靴1加載頭的厚度d3與銅環2加載頭的厚度d4相等；磁鋼安裝在銅環2上，磁鋼的內徑與銅環2的外徑相同，磁鋼2兩側同時與兩片極靴1緊密配合。隨著行波管輸出功率的不斷提高，對所需要的聚焦磁場的值的要求也不斷提高，可以高達3000Gs～5000Gs，甚至更高。由于制作極靴1的軟鐵材料的磁導率是有限的，隨著磁場值的不斷提高，必然會導致極靴1中出現磁場飽和的現象。一旦極靴1出現磁場飽和，磁力線的分布就會改變，導致在電子注所在的軸上出現與電子注運動方向不一致的徑向場和周向場，這些磁場對電子注的聚焦都有害，可以統稱為橫向場。一旦在電子注的軸上出現較大的橫向場，電子注的流通率就會很差，導致多注耦合腔行波管的永磁聚焦系統工作失效，最終使得行波管報廢。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電子注流通率好的多注耦合腔行波管慢波結構及其制作方法，減小多注大功率行波管因為極靴出現磁場飽和而導致電子注散焦對行波管造成的損壞；本發明進一步的目的為能夠保證行波管電子注與微波信號的耦合阻抗和及其本身色散特性不發生改變。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

所述的這種多注耦合腔行波管慢波結構，由極靴和銅環連接的耦合腔鏈構成；所述極靴和銅環交替排列，在所述極靴和銅環上設有相互錯開呈180°排列的耦合槽；所述極靴的厚度d1大于所述銅環的厚度d2。

作為進一步改進，所述極靴厚度d1為行波管慢波系統周期L的0.4～0.5倍；所述銅環厚度d2為行波管慢波系統周期L的0.2～0.3倍。

作為進一步改進，所述極靴的耦合槽角度大于所述銅環的耦合槽角度。

作為進一步改進，所述極靴的加載頭厚度d3大于所述銅環的加載頭厚度d4。

作為進一步改進，d3∶d4＝d1∶d2。

所述的多注耦合腔行波管慢波結構的制作方法，包括以下步驟；

(1)制作極靴及銅環，使得極靴厚度d1大于銅環厚度d2；

(2)將(1)制得的極靴和銅環交替排列，設在極靴和銅環上的耦合槽相互錯開呈180°排列，通過釬焊焊接的方式將所述極靴和銅環連接成耦合腔鏈。

作為進一步改進，所述的多注耦合腔行波管慢波結構的制作方法，包括以下步驟；

(1)制作極靴及銅環，使得極靴厚度d1大于銅環厚度d2；所述極靴厚度d1為行波管慢波系統周期L的0.4～0.5倍；所述銅環厚度d2為行波管慢波系統周期L的0.2～0.3倍；

(2)對所述(2)中的極靴及銅環的耦合槽進行加工，使得極靴的耦合槽角度大于所述銅環的耦合槽角度；進一步確定極靴及銅環的耦合槽的具體角度，使得行波管的工作頻帶不發生偏移；

(3)對所述(1)中極靴及銅環的加載頭進行加工，使得極靴的加載頭厚度d3與銅環的加載頭厚度d4的比值與極靴及銅環的厚度d1及d2的比值相等；

(4)將所述(3)中制得的極靴和銅環交替排列，極靴和銅環上的耦合槽相互錯開呈180°排列，通過釬焊焊接的方式將所述極靴和銅環連接成耦合腔鏈。