[發明專利]一種用于提高太赫茲行波管工作占空比的整管散熱系統

有效

• 申請號: 201810780906.8
• 申請日: 2018-07-17
• 公開（公告）號: CN109148241B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 胡鵬;黃銀虎;雷文強;蔣藝;宋睿;陳洪斌
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: H01J23/00
• 分類號: H01J23/00;H01J25/34;H05K7/20
• 代理公司: 11357 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 張明利

本發明涉及一種用于提高太赫茲行波管工作占空比的整管散熱系統，屬于真空電子器件技術領域，包括上冷卻模塊、下冷卻模塊、極靴導熱片組、散熱器、冷卻風扇模塊、驅動泵組和冷卻液管路，本發明同時實現對行波管中的高頻系統以及收集極進行有效散熱，使得行波管管體溫度處于穩定工作溫度范圍內，行波管在輸出功率5W的條件下，工作占空比達到100％。

技術領域

本發明屬于真空電子器件技術領域，具體地說涉及一種用于提高太赫茲行波管工作占空比的整管散熱系統。

背景技術

太赫茲波是指頻率在0.1THz至10THz(1THz＝1012Hz)范圍內的電磁波，它是介于毫米波與紅外光之間的電磁波譜。由于太赫茲波譜所獨有的優良特性，目前太赫茲科學技術發展火熱，包括高速數據通信以及高分辨雷達等應用系統的工作頻率都紛紛在向太赫茲頻帶擴展，而目前太赫茲源的發展水平正嚴重制約著太赫茲科學技術的發展，對寬帶、大功率、高工作占空比的太赫茲源需求急迫。

行波管作為一種寬頻帶、大功率、高增益的電真空放大器，其工作原理是利用電子束在慢波結構中與電磁波進行互作用最終實現對電磁波進行功率放大的，在低頻段行波管已被廣泛地應用于電子對抗、雷達系統以及衛星通信等領域，在多數應用系統中對行波管的工作占空比都有較高要求，比如在通信系統中一般要求行波管的工作占空比達到100％。在將行波管工作頻帶向太赫茲頻段擴展的過程中，采用折疊波導作為慢波結構的太赫茲行波管發展較為迅速，在國外，太赫茲折疊波導行波管的最高工作頻率已達到1.03THz，最大輸出功率已達到百瓦量級(0.22THz)；在國內，太赫茲折疊波導行波管的最高工作頻率已達到0.34THz，最大輸出功率已達到16W(0.22THz)。然而，太赫茲行波管的工作占空比卻普遍較低，其主要原因在于，太赫茲行波管工作頻率高，由于尺寸共度效應，其各結構尺寸極其微小，使其對結構尺寸偏差以及裝配誤差極為敏感，電子束在微細電子束通道中傳輸時易出現較高比例的截獲，而太赫茲行波管的緊湊結構又使得因電子截獲而產生的熱量難以有效散出，熱量的積累造成永磁聚焦系統的磁場強度降低，這使得管體截獲的電子進一步增加，最終，行波管會由于有效參與束-波互作用的電子大幅減少造成性能急劇下降。所以，為了提高太赫茲行波管的工作占空比，使其最終可以成功實現系統應用，用于太赫茲行波管的高效整管散熱系統不可或缺，而目前該類型裝置的發展還不成熟。

發明內容

針對現有技術的種種不足，為了解決上述問題，現提出一種用于提高太赫茲行波管工作占空比的整管散熱系統。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種用于提高太赫茲行波管工作占空比的整管散熱系統，所述行波管包括依次連接的電子槍、高頻系統和收集極，包括：

包覆于收集極頂部的上冷卻模塊，其用于對收集極的頂部進行散熱；

包覆于收集極底部的下冷卻模塊，其用于對收集極的底部進行散熱，所述下冷卻模塊處設有若干個間隔設置的導熱齒片；

包括若干個導熱片的極靴導熱片組，所述高頻系統中的極靴貫穿導熱片的頂部，且導熱片的底部嵌入相鄰的導熱齒片之間；

和冷卻液模塊，所述冷卻液模塊包括驅動泵組、冷卻液管路和散熱器，冷卻液模塊分別與上冷卻模塊、下冷卻模塊連通以形成冷卻液的循環回路。

進一步，所述上冷卻模塊包括上冷卻板和上密封板，所述上冷卻板的底部開有半圓柱形的用于容納收集極頂部的上缺口，其頂部開有用于容納上密封板的上容納腔，所述上容納腔的下方設有與其連通的上冷卻腔，所述上冷卻板上設有與上冷卻腔連通的上冷卻液入口和上冷卻液出口。

進一步，所述下冷卻模塊包括下冷卻板和下密封板，所述下冷卻板的頂部開有半圓柱形的用于容納收集極底部的下缺口，其底部開有用于容納下密封板的下容納腔，所述下容納腔的下方設有與其連通的下冷卻腔，所述下冷卻板上設有與下冷卻腔連通的下冷卻液入口和下冷卻液出口。