專利名稱：一種毫米波段行波管輸出窗及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波電真空器件領(lǐng)域，具體涉及到毫米波段行波管輸出窗及其制造方法。
背景技術(shù)：
行波管輸出窗是用來為行波管輸送能量的部件，在結(jié)構(gòu)上要保持整個行波管內(nèi)真空的狀態(tài)；在電氣性能上，使微波信號盡可能無損耗地從管外傳輸線傳送到管內(nèi)的慢波線(或從慢波線傳送到管外的傳輸線)。行波管輸出窗設(shè)計的良好與否，將直接影響到管子的工作頻帶以及增益和增益平坦度，此外，在行波管的輸出段，過大的反射功率被衰減器吸收，容易使衰減器發(fā)熱燒毀，因此在中小功率行波管中，要求耦合器與慢波線匹配良好，其頻響特性應(yīng)大于管子的工作帶寬。輸出窗又是微波管功率耦合器的一個部分，它保持了行波管的密封性，它的具體設(shè)計過程中，應(yīng)充分考慮現(xiàn)有的工藝條件，在盡量滿足電氣性能的條件下，兼顧電子光學(xué)系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)可靠性的要求。 要實(shí)現(xiàn)管內(nèi)慢波線與管外傳輸線的良好匹配，就是要把管外傳輸線上的快電磁波完全轉(zhuǎn)換為管內(nèi)慢波線上的慢電磁波。工作在毫米波段頻帶范圍內(nèi)的行波管，隨著工作頻率升高，器件的尺寸變小，輸出窗的設(shè)計和制造更加困難，零件的加工和焊接稍有偏差將會引起信號的明顯反射。例如，對于ka波段頻率比較高，行波管輸出窗的設(shè)計和制作，在結(jié)構(gòu)尺寸上尺寸較小，真空焊接性能不易保證，輸出窗的頻響特性由于結(jié)構(gòu)的限制很難滿足行波管工作帶寬要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對已有技術(shù)中行波管的輸出窗容易因配合結(jié)構(gòu)不緊密，焊接不牢固而出現(xiàn)真空氣密性問題以及電性能匹配不良問題。為了克服這些不足之處，就要從結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝著手，研發(fā)出一種真空氣密性良好、駐波性能良好，頻響特性滿足ka波段行波管工作帶寬的能量輸出窗。本發(fā)明的目的是提供一種毫米波段行波管輸出窗及其制造方法，為了實(shí)現(xiàn)這一 目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是， 一種毫米波段行波管輸出窗，包含一個置于中心部位的芯桿狀內(nèi)導(dǎo)體及置于外圍并以焊接相連的圓筒狀介質(zhì)陶瓷組件，其特征在于，所述組件再與置于最外側(cè)階梯形筒狀外導(dǎo)體a及b兩部分焊接而成。所述內(nèi)導(dǎo)體采用鉬金屬制成，介質(zhì)陶瓷為圓筒狀95氧化鋁陶瓷，外導(dǎo)體采用可伐鍍鎳而成。 根據(jù)上述毫米波段行波管輸出窗，其制造方法按照以下流程步驟操作
本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)施步驟如下
具體實(shí)施步驟如下 a.利用電磁仿真軟件對輸出窗各部件的相對位置和結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行仿真實(shí)驗調(diào)整，以工作頻帶內(nèi)駐波比小于1. 2的頻響特性為測試標(biāo)準(zhǔn)，滿足毫米波段行波管工作頻帶帶寬要求；
b.根據(jù)仿真計算的結(jié)果，按各部件的焊接要求，選取內(nèi)導(dǎo)體、介質(zhì)陶瓷件和外導(dǎo)體 的材料并確定這幾個零件的結(jié)構(gòu)尺寸和配合公差； c.對內(nèi)導(dǎo)體，外導(dǎo)體進(jìn)行鍍鎳處理，并進(jìn)行鍍鎳后的燒氫處理； d.對氧化鋁的陶瓷件進(jìn)行金屬化處理，并進(jìn)行鍍鎳處理和鍍鎳后的燒氫處理； e.在相應(yīng)的焊接夾具上對內(nèi)導(dǎo)體、陶瓷件和外導(dǎo)體進(jìn)行裝配，陶瓷件和外導(dǎo)體間
裝配的間隙是0. 02-0. 03mm，內(nèi)導(dǎo)體和陶瓷件的裝配間隙是0. 01_0. 02mm，在間隙處放入焊
料； f.在氫爐內(nèi)按照相應(yīng)的工藝規(guī)范進(jìn)行焊接，控制升溫速度不超過5t: /min，
到750士15。C后，保溫15-20min，然后再以10°C /min的速度升溫至790士10。C后，保溫
l-2min，降溫至750士15。C，降溫速度變?yōu)?°C /min，再降到室溫； g.輸出窗進(jìn)行真空氣密性檢查，氣密性小于1X10—"Pa mVs為良好； h.輸出窗進(jìn)行駐波比的測試，工作頻帶內(nèi)滿足駐波比小于1. 5的要求。 本發(fā)明的有益效果為，在毫米波段低頻端內(nèi)滿足駐波比小于1.5的要求，結(jié)構(gòu)的
真空氣密性良好，可承受直流80W的功率傳輸，可廣泛應(yīng)用到低頻段中各螺旋線行波管中。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施過程對本發(fā)明作進(jìn)一步說明 圖1為毫米波段行波管輸出窗的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為上述輸出窗的釬焊溫度示意圖； 圖3為上述輸出窗組件檢測中駐波和頻率的關(guān)系圖； 圖4為毫米波段行波管輸出窗制造方法工藝步驟框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案是利用電磁仿真軟件對結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計出能量輸出窗組件總 體結(jié)構(gòu)中的內(nèi)導(dǎo)體、介質(zhì)陶瓷和外導(dǎo)體，并由夾具裝配，根據(jù)焊接工藝焊接而成，得到氣密 性良好的輸出窗成品，性能上滿足ka波段行波管工作頻帶(毫米波段低頻端)帶寬內(nèi)駐波 的要求。 參照圖l，表示本發(fā)明用于毫米波段行波管輸出窗的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中置于最外側(cè) 呈階梯形的筒狀外導(dǎo)體a為l，與其相連的為外導(dǎo)體b，輸出窗的中心部位為芯桿狀內(nèi)導(dǎo)體 3，其外圍為筒狀介質(zhì)陶瓷2。
具體實(shí)施步驟如下 a.利用電磁仿真軟件對輸出窗各部件的相對位置和結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行仿真實(shí)驗調(diào)整， 以工作頻帶內(nèi)駐波比小于1. 2的頻響特性為測試標(biāo)準(zhǔn)； b.根據(jù)仿真計算的結(jié)果，按各部件的焊接要求，選取內(nèi)導(dǎo)體、介質(zhì)陶瓷件和外導(dǎo)體 的材料，并確定這幾個零件的結(jié)構(gòu)尺寸和配合公差； c.對內(nèi)導(dǎo)體，外導(dǎo)體進(jìn)行鍍鎳處理，并進(jìn)行鍍鎳后的燒氫處理；
d.對氧化鋁的陶瓷件進(jìn)行金屬化處理，并進(jìn)行鍍鎳處理和鍍鎳后的燒氫處理；
e.在相應(yīng)的焊接夾具上對內(nèi)導(dǎo)體、陶瓷件和外導(dǎo)體進(jìn)行裝配，陶瓷件和外導(dǎo)體間 裝配的間隙是0. 02-0. 03mm，內(nèi)導(dǎo)體和陶瓷件的裝配間隙是0. 01-0. 02mm，在間隙處放入焊料； f.在氫爐內(nèi)按照相應(yīng)的工藝規(guī)范進(jìn)行焊接，控制升溫速度不超過5t: /min，
到750士15。C后，保溫15-20min，然后再以10°C /min的速度升溫至790士10。C后，保溫
l-2min，降溫至750士15。C，降溫速度變?yōu)?°C /min，再降到室溫； g.輸出窗進(jìn)行真空氣密性檢查，氣密性小于1X10—"Pa mVs為良好； h.輸出窗進(jìn)行駐波比的測試，工作頻帶內(nèi)滿足駐波比小于1. 5的要求。
權(quán)利要求
一種毫米波段行波管輸出窗，包含一個置于中心部位的芯桿狀內(nèi)導(dǎo)體及置于外圍并以焊接相連的圓筒狀介質(zhì)陶瓷組件，其特征在于，所述組件再與置于最外側(cè)階梯形筒狀外導(dǎo)體a及b兩部分焊接而成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于毫米波段行波管輸出窗，其特征在于，所述內(nèi)導(dǎo)體采用鉬金屬制成，介質(zhì)陶瓷為圓筒狀95氧化鋁陶瓷，外導(dǎo)體采用可伐鍍鎳而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的毫米波段行波管輸出窗的制造方法，其特征在于，按照以下流程步驟操作a. 利用電磁仿真軟件對輸出窗各部件的相對位置和結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行仿真實(shí)驗調(diào)整，以工作頻帶內(nèi)駐波比小于1. 2的頻響特性為測試標(biāo)準(zhǔn)，滿足毫米波段行波管工作頻帶帶寬要求；b. 根據(jù)仿真計算的結(jié)果，按各部件的焊接要求，選取內(nèi)導(dǎo)體、介質(zhì)陶瓷件和外導(dǎo)體的材料，并確定這幾個零件的結(jié)構(gòu)尺寸和配合公差；c. 對內(nèi)導(dǎo)體，外導(dǎo)體進(jìn)行鍍鎳處理，并進(jìn)行鍍鎳后的燒氫處理；d. 對氧化鋁的陶瓷件進(jìn)行金屬化處理，并進(jìn)行鍍鎳處理和鍍鎳后的燒氫處理；e. 在相應(yīng)的焊接夾具上對內(nèi)導(dǎo)體、陶瓷件和外導(dǎo)體進(jìn)行裝配，陶瓷件和外導(dǎo)體間裝配的間隙是0. 02-0. 03mm，內(nèi)導(dǎo)體和陶瓷件的裝配間隙是0. 01-0. 02mm，在間隙處放入焊料；f. 在氫爐內(nèi)按照相應(yīng)的工藝規(guī)范進(jìn)行焊接，控制升溫速度不超過5t: /min，到750士15t:后，保溫15-20min，然后再以l(TC /min的速度升溫至790± l(TC后，保溫l-2min，降溫至750士15。C，降溫速度變?yōu)?°C /min，再降到室溫；g. 輸出窗進(jìn)行真空氣密性檢查，氣密性小于1X10—"Pa m3/s為良好；h. 輸出窗進(jìn)行駐波比的測試，工作頻帶內(nèi)滿足駐波比小于1. 5的要求。
全文摘要
一種毫米波段行波管輸出窗及其制造方法，屬于微波電真空器件領(lǐng)域，包含一個芯桿狀內(nèi)導(dǎo)體及置于外圍并以焊接相連的圓筒狀介質(zhì)陶瓷為組件，組件再和置于最外處的筒狀外導(dǎo)體焊接而成。其制造方法是，利用電磁仿真軟件對輸出窗進(jìn)行仿真實(shí)驗調(diào)整；選取內(nèi)導(dǎo)體、介質(zhì)陶瓷件和外導(dǎo)體的材料；對內(nèi)導(dǎo)體，外導(dǎo)體進(jìn)行鍍鎳處理；對氧化鋁的陶瓷件進(jìn)行金屬化處理；在相應(yīng)的焊接夾具上對內(nèi)導(dǎo)體陶瓷件和外導(dǎo)體進(jìn)行裝配，在氫爐內(nèi)按照相應(yīng)的工藝規(guī)范進(jìn)行焊接；輸出窗進(jìn)行真空氣密性檢查；輸出窗進(jìn)行駐波比的測試，工作頻帶內(nèi)滿足駐波比小于1.5的要求。結(jié)構(gòu)的真空氣密性良好，可承受直流80W的功率傳輸，可廣泛應(yīng)用到毫米波段低頻段螺旋線行波管。
文檔編號H01J9/00GK101770920SQ20101012745
公開日2010年7月7日 申請日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者吳華夏, 周秋俊, 張文丙, 徐煒, 朱剛, 王芳, 程海, 賀兆昌 申請人:安徽華東光電技術(shù)研究所