專利名稱：：一種用于x波段空間行波管的慢波結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于微波電真空器件領(lǐng)域，具體地說是一種用于x波段空間行波管的慢波結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
：空間行波管是目前航天裝備的通訊、導(dǎo)航及數(shù)傳等有效載荷系統(tǒng)以及星載轉(zhuǎn)發(fā)器和合成孔徑雷達(dá)(SAR)發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵部件，要求具有較高的效率。在行波管內(nèi)，高頻信號沿慢波線軸向傳輸，在行進(jìn)過程中因獲得電子注的動能而得到放大。因此，高頻信號與電子注的互作用效率是影響行波管總效率的一個(gè)關(guān)鍵因素。高效率慢波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是研制空間行波管的重要環(huán)節(jié)。由于電子注與高頻信號只有在同步條件下才能進(jìn)行有效互作用，因而電子注能夠向高頻場交出的能量只是其速度比同步速度高出的部分所對應(yīng)的動能，使得其電子效率比較低，通常只有20%左右。而且，行波管容易產(chǎn)生自激振蕩，需要設(shè)計(jì)合適的衰減器來抑制。同時(shí)，考慮螺旋線散熱和耦合阻抗的問題，需要設(shè)計(jì)合適的夾持桿。從原理上講，在電子注與微波場相互作用過程中，隨著電子注交出能量，其速度也隨之降低，當(dāng)降低到與微波場相速接近時(shí)，換能過程就逐步停止，管子輸出達(dá)到飽和。為使電子注繼續(xù)向高頻場交出能量，提高互作用效率，我們采用螺距跳變技術(shù)，降低高頻信號的相速，使高頻信號與電子注達(dá)到速度再同步。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種用于X波段空間行波管的慢波結(jié)構(gòu)，該慢波結(jié)構(gòu)由管殼、螺旋線、夾持桿和衰減器組成，其特征在于該慢波結(jié)構(gòu)的輸出段螺旋線具有螺距不同的多個(gè)段。根據(jù)本發(fā)明的用于X波段空間行波管的慢波結(jié)構(gòu)，其中管殼采用內(nèi)徑R=1.9mm的蒙乃爾材料，螺旋線采用高純真空熔煉鉬，尺寸為O.13mmX0.26mm，夾持桿采用楔形結(jié)構(gòu)，材料選用具有良好導(dǎo)熱性的Be099，衰減器采用具有一個(gè)切斷的碳膜。根據(jù)本發(fā)明的用于X波段空間行波管的慢波結(jié)構(gòu)，其中衰減器分為長度分別為15mm和21.5mm的兩段，中間留有長度為2.3mm的漂移區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的用于X波段空間行波管的慢波結(jié)構(gòu)，其中慢波結(jié)構(gòu)的輸入段螺旋線長度為44mm，螺距為0.54mm。輸出段螺旋線依次包括長度為43mm，螺距為0.57mm的開始段；長度為2.12mm，螺距為0.53mm的過渡段；以及長度為10.58mm，螺距為0.49mm的結(jié)束段。本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法按以下步驟進(jìn)行首先，根據(jù)電壓電流指標(biāo)，確定Ya=1.1，選擇管殼的內(nèi)徑、螺旋線尺寸和夾持桿的初步尺寸，并計(jì)算輸入段螺距。其次，根據(jù)電壓電流指標(biāo)，確定磁場強(qiáng)度，利用軟件計(jì)算輸入段的互作用，得到輸入段的長度和螺距，使輸入段得到較高的增益。再次，根據(jù)輸入段的參數(shù)，結(jié)合小信號增益曲線，利用軟件計(jì)算輸出段的參數(shù)，使輸出段達(dá)到飽和狀態(tài)，得到輸出段的螺距和長度。最后，在計(jì)算好的輸入輸出段設(shè)置衰減器，利用軟件計(jì)算，得到輸入輸出段螺距曲線，衰減器的長度曲線，使輸出功率滿足高效率的要求。本發(fā)明的有益效果是，計(jì)算的互作用效率高達(dá)35.78%，從而使管子的總效率提高，結(jié)合降壓收集極，行波管總效率可達(dá)到50%。圖1為本發(fā)明慢波裝配截面圖2為本發(fā)明集中衰減器示意圖3為本發(fā)明螺旋線螺距分布圖4為慢波結(jié)構(gòu)剖視圖。具體實(shí)施例方式1)根據(jù)管子的技術(shù)指標(biāo)要求，選取陰極電流Ik=60mA，慢波電壓V。=3900V，計(jì)算電子注的速度、高頻輸入信號的功率、相速、導(dǎo)波波長、減速比、軸向相位常數(shù)和徑向相位常數(shù)等物理參數(shù)；2)計(jì)算螺旋線的平均半徑和通道半徑，選取0.13mmX0.26mm的高純真空熔煉鉬螺旋線、內(nèi)徑R=1.9mm的蒙乃爾管殼、具有良好導(dǎo)熱性的楔形Be099夾持桿，慢波裝配結(jié)構(gòu)截面圖如圖l所示；3)取、/L=3.5，得到L=Ap/3.5=7.03mm，確定磁場周期為7.Omm，其中Ap=3.592xl0—20=24.606mm。丫A布里淵磁場強(qiáng)度&="^"=759.4Gs，由于高頻散焦和陽極孔發(fā)散效應(yīng)的影響，實(shí)際所需的值為52=《'56=(1.5~2)7^56，經(jīng)過反復(fù)調(diào)整，最終取均勻磁場強(qiáng)度為1700Gs。4)進(jìn)行輸入段互作用計(jì)算，調(diào)整螺距使6=7^，確定輸入段螺距為0.54mm，選擇互作用區(qū)長度為44mm。其中b為非同步參量，Q為空間電荷參量，C為增益參量。5)確定輸出段互作用區(qū)長度為55.7mm;6)設(shè)置集中衰減器(如圖2所示)，輸入與輸出段之間設(shè)置2.3mm長的切斷，衰減器輸入段長度設(shè)置為15mm，輸出段設(shè)置為21.5mm。這里使用的是碳膜衰減器，衰減器的總衰減量要大于管子的飽和增益50dB，因此這里衰減量取60dB;7)聯(lián)合輸入段和輸出段進(jìn)行整管互作用計(jì)算。輸出段螺旋線依次包括長度為43mm，螺距為0.57mm的開始段；長度為2.12mm，螺距為0.53mm的過渡段；以及長度為10.58mm，螺距為0.49mm的結(jié)束段；8)根據(jù)以上結(jié)果，確定螺旋線螺距分布如圖3所示，圖4為慢波結(jié)構(gòu)剖視圖。輸入段總長度為59mm，輸出段總長度為77.2mm，螺旋線總長度為138.5mm。最終計(jì)算結(jié)果如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>其中，fmin，fmax分別為工作頻帶內(nèi)的最低頻率點(diǎn)和最高頻率點(diǎn)，f。為中心頻點(diǎn)。權(quán)利要求一種用于X波段空間行波管的慢波結(jié)構(gòu)，該慢波結(jié)構(gòu)由管殼、螺旋線、夾持桿和衰減器組成，其特征在于該慢波結(jié)構(gòu)的輸出段螺旋線具有螺距不同的多個(gè)段。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于X波段空間行波管的慢波結(jié)構(gòu)，其特征在于管殼采用內(nèi)徑R=1.9mm的蒙乃爾材料，螺旋線采用高純真空熔煉鉬，尺寸為0.13mmX0.26mm，夾持桿采用楔形結(jié)構(gòu)，材料選用具有良好導(dǎo)熱性的Be099，衰減器采用具有一個(gè)切斷的碳膜。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于X波段空間行波管的慢波結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的衰減器分為長度分別為15mm和21.5mm的兩段，中間留有長度為2.3mm的漂移區(qū)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于X波段空間行波管的慢波結(jié)構(gòu)，其特征在于該慢波結(jié)構(gòu)的輸入段螺旋線長度為44mm，螺距為0.54mm。輸出段螺旋線依次包括長度為43mm，螺距為0.57mm的開始段；長度為2.12mrn，螺距為0.53mm的過渡段；以及長度為10.58mrn，螺距為0.49mm的結(jié)束段。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于X波段空間行波管的慢波結(jié)構(gòu)。管殼采用內(nèi)徑R＝1.9mm的蒙乃爾管殼，夾持桿采用楔形BeO99材料，采用0.13mm×0.26mm的高純真空熔煉鉬螺旋線，該慢波結(jié)構(gòu)輸出段螺旋線具有螺距不同的多個(gè)段，選用兩段碳膜衰減器來抑制自激振蕩。該慢波系統(tǒng)具有耦合阻抗大、散熱能力強(qiáng)、互作用效率高等優(yōu)點(diǎn)，適合用于空間行波管。文檔編號H01J23/27GK101728183SQ20091025143公開日2010年6月9日申請日期2009年12月18日優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日發(fā)明者吳華夏,法朋亭,賀兆昌,高紅梅申請人:安徽華東光電技術(shù)研究所