專利名稱：一種雙模行波管慢波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波電子元器件領(lǐng)域，特別涉及到一種休斯結(jié)構(gòu)與速調(diào)管相結(jié)合的耦 合腔型雙模行波管慢波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著飛機及其武器系統(tǒng)性能的提高，設(shè)想中的作戰(zhàn)場景其投送范圍越來越大。因 此，要求機載雷達不僅具有超視距探測、跟蹤和導彈制導能力，而且要求單部雷達能以多種 方式工作。其功能最好覆蓋所有感興趣方面。這就要求作為雷達發(fā)射機心臟的行波管能夠 以多脈沖重復頻率模式工作，也就是說，要求行波管既能夠工作在高峰值功率、低工作比模 式，又能夠工作在低峰值功率、高工作比模式。新型的大功率脈沖雙模行波管可以滿足這一 需要。耦合腔結(jié)構(gòu)的慢波系統(tǒng)頻帶較寬，易于實現(xiàn)大功率輸出。因此大功率的脈沖行波 管慢波系統(tǒng)多采用耦合腔結(jié)構(gòu)。就常用的休斯型耦合腔鏈，對某個具體的系統(tǒng)，其負一次空 間諧波的耦合阻抗及增益參量可簡單表示為<formula>formula see original document page 3</formula><formula>formula see original document page 3</formula>其中b為電子注半徑，I0為陰極電流，a為系數(shù)。一般地，在雙模行波管中，低模電子注半Sb1總是小于高模電子注注半徑bh;而 高、低模陰極電流比的典型值為3 1。設(shè)想通過某種技術(shù)的運用，能使I3l^bh,亦即高、 低模的耦合阻抗基本一樣，則低模增益參量C1可以做到=C1 ^ 0. 7Ch。但由于技術(shù)難度的限 制，實際能獲得的C1只有0. 5Ch或略大。在雙模行波管中，C1與Ch的這種本質(zhì)上的差別帶來一個很嚴重的問題。即若取 向低模增益及帶寬，則高模增益將給行波管的穩(wěn)定工作帶來隱患；若取向高模特性，則低模 增益將導致帶寬的不足。上述C1與Ch的差距是在高、低模式工作于同一頻帶時的必然結(jié) 果。如果雷達不放棄高、低模式同頻的工作方式，則此問題不能從根本上加以解決。為此， 某些新發(fā)展的雷達雙模發(fā)射機采用了一種高、低模式工作頻率錯開的工作方式。但是整機的需求促使器件的發(fā)展，既然造成同頻帶雙模行波管增益差距的主因是 C1與Ch的不同，故而問題的解決也是首先克服C1與Ch的差別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種新型的用于微波電子器件的雙模行波管慢波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)同 一輸入功率激勵兩種工作模式，并且實現(xiàn)整管在高、低模式工作于同一頻帶時的相近增益。 所述技術(shù)方案如下一種雙模行波管慢波裝置，其特征在于，所述雙模行波管慢波裝置包括多個普通 耦合腔行波管和一段速調(diào)管。優(yōu)選地，，所述慢波裝置分成四段，第一段，第三段和第四段是休斯耦合腔慢波系統(tǒng)；第二段即速調(diào)管段包括在第二種模式頻率下調(diào)整的不相連的耦合腔，休斯型耦合腔結(jié) 構(gòu)與速調(diào)管相結(jié)合的耦合腔慢波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，，鐵和銅零件交替放置，這些零件形成耦合腔壁，銅零件形成耦合腔的壁， 并過渡到圓柱形部分，該圓柱形部分設(shè)定了軸方向上的鐵圓盤之間的距離。優(yōu)選地，第二段，即速調(diào)管段，由兩個環(huán)形的不相連的耦合腔組成，用于構(gòu)成該段 的鐵制圓盤側(cè)壁上面加工有螺絲孔。
優(yōu)選地，通過選擇固定在鐵制圓盤零件中心凸臺外部的墊片的尺寸，在低頻率下 進行初步調(diào)節(jié)，使其諧振頻率大致在所要求的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，釬焊完成一段完整的速調(diào)管段后，再使用螺絲進行最終調(diào)節(jié)，使兩個腔的 諧振頻率分別達到所要求的值。優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)螺絲利用激光焊接固定。優(yōu)選地，所述慢波裝置通過釬焊工藝將速調(diào)管段與耦合腔慢波系統(tǒng)各段焊接形成 一個整體。優(yōu)選地，耦合腔內(nèi)部的圓柱形表面上涂敷有保證品質(zhì)因數(shù)的涂層。本發(fā)明的有益效果是，與常用的合腔慢波結(jié)構(gòu)相比，引入的速調(diào)管段在第二模式 下對電子束再次進行補充調(diào)制，提高第二模式下的增益與第一模式相接近，使得雙模行波 管在工作時既能實現(xiàn)等激勵，又能使兩個模式在同頻工作時的帶寬達到實用化要求。


圖1是本發(fā)明所述的休斯型耦合腔結(jié)構(gòu)與速調(diào)管相結(jié)合的耦合腔慢波系統(tǒng)整體 統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1-1、1_3、1-4段為耦合腔慢波各段，1-2為速調(diào)管段；圖2為本發(fā)明所述速調(diào)管段的局部結(jié)構(gòu)示意圖；其中，2-1為墊片，2-2為調(diào)節(jié)螺 絲；圖3為本發(fā)明所述用于速調(diào)管段的鐵制圓盤結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。本發(fā)明所述雙模行波管慢波系統(tǒng)特征在于慢波系統(tǒng)分成四段，第一段，第三段和 第四段是休斯耦合腔慢波系統(tǒng)的各段；第二段(速調(diào)管段)包括在第二種模式頻率下調(diào)整 的不相連的耦合腔。即休斯型耦合腔結(jié)構(gòu)與速調(diào)管相結(jié)合的耦合腔慢波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在這個 意義上該管子是混合的，包含行波管和速調(diào)管的屬性。慢波系統(tǒng)設(shè)計為鐵和銅零件交替放置，這些零件形成耦合腔壁。鐵制圓盤同時也 能起到周期性磁聚焦系統(tǒng)極靴的作用。銅零件形成耦合腔的壁，并過渡到圓柱形部分，該圓 柱形部分設(shè)定了軸方向上的鐵圓盤之間的距離，從而就形成了慢波系統(tǒng)的周期。第二段(速調(diào)管段)由兩個環(huán)形的不相連的耦合腔組成，用于構(gòu)成該段的鐵制圓 盤側(cè)壁上面加工有螺絲孔。通過選擇固定在鐵制圓盤零件中心凸臺外部的墊片的尺寸，在 低頻率下進行初步調(diào)節(jié)，使其諧振頻率大致在所要求的范圍內(nèi)。通過真空器件的高溫釬焊 工藝完成一段完整的速調(diào)管段后，再使用螺絲進行最終調(diào)節(jié)，使兩個腔的諧振頻率分別達 到所要求的值。同時，通過在耦合腔內(nèi)部的圓柱形表面上涂敷一定的涂層來保證品質(zhì)因數(shù)。
同樣，利用真空器件的高溫釬焊工藝分別完成雙模行波管其它三段休斯耦合腔慢 波系統(tǒng)段，然后利用相同的釬焊工藝把已經(jīng)焊接好的、構(gòu)成雙模行波管慢波系統(tǒng)的四個分 段對接釬焊起來，就完成一段完整的雙模行波管慢波系統(tǒng)。該結(jié)構(gòu)的慢波系統(tǒng)工作方式如下在第一種模式下，像在普通行波管上一樣輸入 信號對電子束進行調(diào)節(jié)。輸入段具有末端匹配負載。調(diào)節(jié)過的電子束經(jīng)過實際上沒有互作 用的第二段，并且激勵第三段，在第三段上繼續(xù)聚束且發(fā)生信號放大。在第四段上信號增加 到指定水平，并進入能量輸出口，完成能量輸出。在第二種模式下，由于電子束電流劇烈減小(約為第一種模式下電流的1/3大 小)，第段和其他段的聚束作用已經(jīng)不夠。此時，引入的第二段(速調(diào)管段)起到引導場的 作用，對電子束進行補充調(diào)制。第三段和第四段仍然在行波管放大模式下進行工作。經(jīng)過 具有特定諧振頻率的速調(diào)管段對電子束的補充調(diào)制，第二模式下的增益可以提高到與第一 模式下的增益相近。參照附圖2，通過選擇固定在鐵制圓盤零件中心凸臺外部的墊片的尺寸，在低頻率 下對速調(diào)管段進行初步調(diào)節(jié)，使其諧振頻率大致在所要求的范圍內(nèi)。通過釬焊工藝完成一 段完整的速調(diào)管段后，再使用螺絲進行最終調(diào)節(jié)，使兩個腔的諧振頻率分別達到所要求的 值。利用激光焊接固定調(diào)節(jié)螺絲。參照附圖3，在速調(diào)管段的鐵制圓盤零件上面，有三個螺紋孔可供選擇使用螺絲進 行對速調(diào)管諧振頻率的調(diào)節(jié)。參照附圖1，通過釬焊工藝將速調(diào)管段與耦合腔慢波系統(tǒng)各段焊接形成一個整體， 得到我們所要的慢波系統(tǒng)部件。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進直接應用 于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種雙模行波管慢波裝置，其特征在于，所述雙模行波管慢波裝置包括多個普通耦合腔行波管和一段速調(diào)管。
2.如權(quán)利要求1所述的雙模行波管慢波裝置，其特征在于，所述慢波裝置分成四段，第 一段，第三段和第四段是休斯耦合腔慢波系統(tǒng)；第二段即速調(diào)管段包括在第二種模式頻率 下調(diào)整的不相連的耦合腔，休斯型耦合腔結(jié)構(gòu)與速調(diào)管相結(jié)合的耦合腔慢波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1、2所述的雙模行波管慢波裝置，其特征在于，鐵和銅零件交替放置，這 些零件形成耦合腔壁，銅零件形成耦合腔的壁，并過渡到圓柱形部分，該圓柱形部分設(shè)定了 軸方向上的鐵圓盤之間的距離。
4.如權(quán)利要求1、2所述的雙模行波管慢波裝置，其特征在于，第二段，即速調(diào)管段，由 兩個環(huán)形的不相連的耦合腔組成，用于構(gòu)成該段的鐵制圓盤側(cè)壁上面加工有螺絲孔。
5.如權(quán)利要求3所述的雙模行波管慢波裝置，其特征在于，通過選擇固定在鐵制圓盤 零件中心凸臺外部的墊片的尺寸，在低頻率下進行初步調(diào)節(jié)，使其諧振頻率大致在所要求 的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求3所述的雙模行波管慢波裝置，其特征在于，釬焊完成一段完整的速調(diào) 管段后，再使用螺絲進行最終調(diào)節(jié)，使兩個腔的諧振頻率分別達到所要求的值。
7.如權(quán)利要求4所述的雙模行波管慢波裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)螺絲利用激光焊 接固定。
8.如權(quán)利要求1-7所述的雙模行波管慢波裝置，其特征在于，所述慢波裝置通過釬焊 工藝將速調(diào)管段與耦合腔慢波系統(tǒng)各段焊接形成一個整體。
9.如權(quán)利要求1-8所述的雙模行波管慢波裝置，其特征在于，耦合腔內(nèi)部的圓柱形表 面上涂敷有保證品質(zhì)因數(shù)的涂層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙模行波管慢波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其特征在于慢波系統(tǒng)分成四段，第一段，第三段和第四段是休斯耦合腔慢波系統(tǒng)的各段；第二段(速調(diào)管段)包括在第二種模式頻率下調(diào)整的不相連的耦合腔。即休斯型耦合腔結(jié)構(gòu)與速調(diào)管相結(jié)合的耦合腔慢波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在這個意義上該管子是混合的，包含行波管和速調(diào)管的屬性。該雙模行波管慢波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)同一輸入功率激勵兩種工作模式，并且實現(xiàn)整管在高、低模式工作于同一頻帶時的相近增益。
文檔編號H01J23/24GK101819912SQ200910251489
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者侯信磊, 吳華夏, 孫德軍, 李 榮, 趙艷珩, 鄧清東 申請人:安徽華東光電技術(shù)研究所