一种C波段多注速调管的制作方法

一种c波段多注速调管
技术领域
1.本实用新型属于电子元器件中的微波电子管领域，具体涉及一种c波段多注速调管。


背景技术：

2.速调管是微波电子管的一种，c波段多注速调管是基于速度和密度调制原理将电子注动能转换成微波能量的微波真空电子器件。
3.在速调管中，主要的物理过程包括：
4.由热阴极产生的电子在高电压的作用下获得动能，并形成一定形状的电子注(一般为圆柱形电子注)，将电源的能量转换为电子注动能。电子注在聚焦磁场的作用下，通过高频互作用空间，保持电子注不发散。
5.电子注通过输入谐振腔的间隙时，在高频电场的作用下产生速度调制，即在高频周期的正半周通过谐振腔间隙的电子受到加速，负半周通过谐振腔间隙的电子受到减速。速度调制的电子注通过一定长度的漂移段后产生密度调制，即快电子逐步赶上慢电子，使电子注中电子分布疏密不均，电子发生了群聚。
6.密度调制电子注中包含有输入高频电场的基波和谐波分量，当它通过第二个谐振腔间隙时，将在谐振腔内激励起高频感应电流，并在谐振腔间隙上建立起比输入谐振腔更高的高频电场。该高频电场反过来对电子注产生更大的速度调制。从而在第二个漂移管内产生更强的密度调制。电子注通过多个中间谐振腔和漂移段时，重复上述速度调制和密度调制过程，到达输出腔入口时，形成高度群聚的电子注。
7.进入输出腔的群聚电子注中包含有很高的基波电流分量，当其通过输出腔间隙时，建立起很高的高频电场，并将其部分动能转换成高频能量，实现高频信号的放大。
8.经过高频互作用的电子注在收集极区发散，打到收集极内表面，将其动能转换成微波能量后，其余动能在收集极区转换成热能，通过冷却系统带走。
9.在微波电子管中，速调管具有高功率、高增益和高稳定性等显著特点，是微波电子管中脉冲功率和平均功率最高的器件。主要存在的缺点：使用时，电压偏高、使用寿命较短；使用中相比固态器件来说带故障工作能力较差，发射机在使用固态器件在工作时，可以允许部分部件损坏的情况下继续工作，但是速调管一旦损坏发射机将无法工作。


技术实现要素：

10.有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种c波段多注速调管，以实现c波段多注速调管的高功率输出，改善雷达系统的目标测控距离。
11.本实用新型的技术方案为：一种c波段多注速调管，包括：电子枪瓷组件、电子枪芯组件、高频段组件、过渡段组件、管体外包装件、收集极组件、管体冷却系统、输出窗组件、输出波导组件、磁钢环组件、钛泵组件、输入同轴组件、输入窗组件、输入波导组件、包装杆组件、包装上、下夹板、波导固定支架组件、电极连接装置，其中，
12.所述电子枪瓷组件位于所述速调管的下端，所述电子枪瓷组件的下端与所述电子枪芯组件相接，上端与所述高频段组件相接；
13.所述电子枪芯组件置于所述电子枪瓷组件和所述高频段组件的内部，其分别对应所述高频段组件各个漂移通道；
14.所述电子枪瓷组件与所述高频段组件和所述过渡段组件相接；
15.所述高频段组件包括多个谐振腔，其最上端一个谐振腔的右侧与所述输出波导组件的左端相接，使用螺母和螺杆固定在所述包装上、下夹板之间；
16.所述输出波导组件与所述输出窗组件相接，所述高频段组件内第3、4腔体之间包含所述钛泵组件；
17.所述输出窗组件用所述波导固定支架组件固定在所述包装上夹板上；
18.所述过渡段组件与所述高频段组件最上端的一个谐振腔相接；
19.所述收集极组件整体固定在所述过渡段组件的最上端，其中包含冷却通道，使用所述管体外包装件和螺钉加固在所述包装上夹板上；
20.所述输入波导组件左端与所述高频段组件最下端的一个谐振腔相接，用所述波导固定支架组件固定在所述包装下夹板上；
21.所述输入波导组件与所述输入窗组件相连，所述输入窗组件与所述输入同轴组件相连，输入同轴组件的上端为微波信号输入端口，并固定于所述输入窗组件上；
22.所述管体冷却系统与所述高频段组件、输出窗组件相接，管体冷却系统的出入端固定在所述包装上夹板上；
23.所述管体外包装件分别包裹于所述高频段组件、收集极组件、输出窗组件上；
24.所述电极连接装置与所述电子枪芯组件的底部电极相接。
25.进一步的，所述电子枪瓷组件用于所述电子枪芯组件和所述高频段组件之间的高压隔离。
26.进一步的，在速调管工作时，所述电子枪瓷组件下端和所述电极连接装置浸在变压器油箱中。
27.进一步的，所述电子枪瓷组件、电子枪芯组件、高频段组件、过渡段组件、高频段组件、收集极组件、钛泵组件的绝缘瓷部分、输出窗组件和输出波导组件、输入窗组件和输入波导组件之间均通过氩弧焊相接；所述输入同轴组件、所述输入窗组件的右端均采用螺钉相接，上端为微波信号输入端口；
28.所述管体冷却系统采用螺纹与所述高频段组件上的冷却接头相接，出入端采用螺钉固定在所述包装上夹板上；用弹性的软胶管与所述输出窗组件上的冷却接头相接并用活箍锁死保证其密封性；
29.所述管体外包装件采用拼插和螺钉固定在所述包装杆组件上，所述包装杆组件用螺钉固定在所述包装上、下夹板上，所述电极连接装置采用螺钉与所述电子枪芯组件的底部的接线柱相接。
30.进一步的，所述高频段所包含的谐振腔数量为十，且所述速调管内部真空度处于：5
×
10
‑6pa﹤真空度﹤1
×
10
‑5pa的相对高真空状态。
31.进一步的，所述速调管将微波信号通过所述同轴输入组件输入到高频段组件中相连的谐振腔，所述微波信号与来自所述电子枪芯组件的电子注发生相互作用；在外加聚焦
系统的作用下，所述电子注在所述高频段组件中完成速度调制和群聚，在与所述输出波导组件相连的谐振腔中将电子注的部分能量转化为微波能量通过输出波导组件从所述输出窗组件输出，而电子注的主要剩余能量在所述收集极组件上耗散。
32.进一步的，所述收集极组件用于收集和消耗主要剩余电子能量，当速调管工作时，有冷却液流经所述收集极组件的冷却通道，对其进行冷却。
33.进一步的，所述管体冷却系统用于消耗高频段组件、输出窗组件上的残余截获能量，当速调管工作时，有冷却液流经所述管体冷却系统，对其进行冷却。
34.进一步的，所述输出窗组件和所述输入窗组件除氩弧焊接之外，还通过法兰和螺栓进行机械加固。
35.进一步的，所述钛泵组件在其工作时用于保持所述速调管内部的真空度维持在如下范围：5
×
10
‑6pa﹤真空度﹤1
×
10
‑5pa。
36.本实用新型的高频段组件共由10个谐振腔组成。其中第一腔为输入腔，输入信号由同轴输入组件经过耦合过程进入到第一腔，由电子枪芯组件发射的电子注，在输入信号激励的高频电场作用下，其速度受到调制。速度调制的电子注通过一段无场漂移管后，产生密度调制，形成电子群聚。
37.第二腔至第八腔属于中间谐振腔。群聚电子注穿过第二个谐振腔时，在谐振腔内感应起相应于基波的高频电流，并在谐振腔间隙上建立起更强的高频电场，该高频电场使电子注受到更强的速度调制，并在第二个漂移管内进一步产生密度调制。电子注经过多个谐振腔和漂移管，在此过程中经历了速度调制、群聚、激励谐振腔、再调制、再群聚的反复物理过程。
38.第九、十腔为输出腔，到达输出腔入口的电子注已达到了很好的群聚，其中包含了很强的基波电流分量。群聚电子注通过输出腔时，受到间隙高频电场的减速作用，将电子注的动能转换成高频能量，通过第九、十腔上的耦合口，并经过输出波导组件和输出窗组件，输送到负载或天线上去，从而完成高频信号的放大任务。
39.有益效果：
40.(1)本实用新型实现了c波段多注速调管，有效提高了速调管的输出功率。
41.(2)电极连接装置与附属油箱相匹配，电极连接装置一方面将该速调管的电子枪芯组件与油箱底部的接线柱通过平面接触相接，另外一方面其结构具有辅助组件电子枪芯组件散热的作用。
42.(3)收集极组件和管体冷却系统分别与外置水冷系统的水管相连接，其中管体冷却系统中通过聚四氟乙烯水管 不锈钢水嘴的连接方式与高频段组件冷却通道连接在一起，其入口和出口分别固定在包装上夹板上，输出窗组件利用该组件上的锥形水嘴与管体冷却系统相连接，在速调管制管过程中免去了对于冷却水管的钎焊焊接步骤，且拆装方便，结构牢固，与外接冷却系统的水管仅通过上述入口和出口的管体水嘴相连接，不易损坏。
43.(4)该速调管的管体外包装件分别与收集极组件、钛泵组件、包装杆组件、包装上、下夹板和连接，输出窗组件、输入窗组件使用波导固定支架组件加固，数量较多，其材料多为不锈钢、硬铝和黄铜等，加工和拆装方便，成本低廉，喷漆并安装后效果美观，对速调管的包裹紧实，相比其他速调管产品具有比较好的加固和保护作用。
附图说明
44.图1是本实用新提供的一种c波段多注速调管的纵向剖面结构示意图；
45.图2为本实用新型的过渡段组件的局部放大示意图。
46.图中：电子枪瓷组件1、电子枪芯组件2、高频段组件3、过渡段组件4、管体外包装件5、收集极组件6、管体冷却系统7、输出窗组件8、输出波导组件9、磁钢环组件10、钛泵组件11、输入同轴组件12、输入窗组件13、输入波导组件14、包装杆组件15、包装上、下夹板16a、16b、波导固定支架组件17、电极连接装置18，
具体实施方式
47.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
48.本实用新型是一种用于高功率输出的c波段多注速调管，是一种将电子注能量转化为微波能量的真空微波器件，输出工作模式是tm
010
基模。
49.图1给出了一种c波段多注速调管的纵向剖面结构图。如图1所示，该c波段多注速调管包括：电子枪瓷组件1、电子枪芯组件2、高频段组件3、过渡段组件4、管体外包装件5、收集极组件6、管体冷却系统7、输出窗组件8、输出波导组件9、磁钢环组件10、钛泵组件11、输入同轴组件12、输入窗组件13、输入波导组件14、包装杆组件15、包装上、下夹板16a、16b、波导固定支架组件17、电极连接装置18，其中，
50.电子枪瓷组件1位于所述速调管的下端，所述电子枪瓷组件1的下端其负责电子枪芯组件2和高频段组件3之间的高压隔离，电子枪瓷组件1的下端与电子枪芯组件2通过氩弧焊相接，上端与高频段组件3通过氩弧焊相接；
51.电子枪芯组件2置于所述电子枪瓷组件1和所述高频段组件3的内部，其上端分别对应所述高频段组件3各个漂移通道；
52.电子枪瓷组件1与所述高频段组件3相接；
53.高频段组件3由多个谐振腔组成，其最上端一个谐振腔的右侧与所述输出波导组件9的左端相接，使用螺母和专用螺杆固定在所述包装上、下夹板16a、16b之间；
54.输出波导组件9的右上端与所述输出窗组件8相接，所述高频段组件3内第3、4腔体之间包含所述钛泵组件11；
55.输出窗组件8用所述波导固定支架组件17固定在所述包装上夹板16a上；
56.过渡段组件4位于所述高频段组件3最上端的一个谐振腔相接；
57.收集极组件6整体固定在所述过渡段组件4的最上端，其中包含冷却通道，使用所述管体外包装件5(收集极保护罩部分)和螺钉加固与在所述包装上夹板16a上；所述过渡段组件4的局部放大示意图如图2所示；
58.输入波导组件14左端与所述高频段组件3最下端的一个谐振腔相接，用所述波导固定支架组件17固定在所述包装下夹板16b上；
59.输入波导组件14与所述输入窗组件13相连，所述输入窗组件13与所述输入同轴组件12相连，上端为微波信号输入端口，并固定于所述输入窗组件13上；
60.管体冷却系统7与所述高频段组件3、输出窗组件8相接，出入端固定在所述包装上夹板16a上；
61.管体外包装件5分别包裹于所述高频段组件3、收集极组件6、输出窗组件8上；
62.电极连接装置18与所述电子枪芯组件2的底部电极相接。
63.电子枪瓷组件1、电子枪芯组件2、高频段组件3、过渡段组件4、管体外包装件5、收集极组件6、管体冷却系统7、输出窗组件8、输出波导组件9、磁钢环组件10、钛泵组件11、输入同轴组件12、输入窗组件13、输入波导组件14、包装杆组件15、包装上、下夹板16a、16b、波导固定支架组件17、电极连接装置18一起，形成c波段多注速调管。
64.该速调管将微波信号从输入同轴组件12先后通过输入窗组件13、输入波导组件14输入到高频段组件3最下端的一个谐振腔即第一谐振腔，微波信号与来自电子枪芯组件2的电子注发生相互作用；在外加聚焦系统的作用下，所述电子注在高频段组件3中完成速度调制和群聚，在与输出波导组件9相连的谐振腔中将电子注的部分能量转化为微波能量通过输出波导组件9从输出窗组件8输出，而电子注的主要剩余能量在收集极组件6上耗散。
65.收集极组件6用于收集和消耗主要剩余电子能量，当速调管工作时，有冷却液流经收集极组件6的冷却通道，对其进行冷却。
66.电子枪瓷组件1必须要承受足够高的电压，因此在速调管工作时，电子枪瓷组件1下端和电极连接装置18需要浸在变压器油箱中(图中未画出)，以提高电子枪芯组件2和高频段组件3之间的耐高压能力。
67.输出窗组件8必须确保微波能量对外输出的匹配连接，除正常的氩弧焊接之外，输出窗组件8通过法兰和螺栓进行机械加固，避免因外力作用而变形失配。
68.钛泵组件11在其工作时用于保持所述速调管内部有足够高的真空度，所述真空度维持在如下范围：5
×
10
‑6pa﹤真空度﹤1
×
10
‑5pa。
69.所述c波段多注速调管的工作过程如下：微波信号从输入同轴组件12通过输入波导组件14输入到高频段组件3最下端的一个谐振腔即第一谐振腔，微波信号与来自电子枪芯组件2的电子注发生相互作用；在外加聚焦系统的作用下，所述电子注在高频段组件3中完成速度调制和群聚，在与输出波导组件9相连的谐振腔中将电子注的部分能量转化为微波能量通过输出波导组件9从输出窗组件8输出，而电子注的主要剩余能量在收集极组件6上耗散。
70.根据本实用新型的一个实施例，所述收集极组件和管体冷却系统分别与外置水冷系统的水管相连接，其中管体冷却系统中通过聚四氟乙烯水管 不锈钢水嘴的连接方式与高频段组件冷却通道连接在一起，其入口和出口分别固定在包装上夹板上，输出窗组件利用该组件上的锥形水嘴与管体冷却系统相连接，在速调管制管过程中免去了对于冷却水管的钎焊焊接步骤，且拆装方便，结构牢固，与外接冷却系统的水管仅通过上述入口和出口的管体水嘴相连接，不易损坏。
71.根据本实用新型的一个实施例，所述该速调管的管体外包装件分别与收集极组件、钛泵组件、包装杆组件、包装上下夹板和连接，输出窗组件、输入窗组件使用波导固定支架组件加固，数量较多，其材料多为不锈钢、硬铝和黄铜等，加工和拆装方便，成本低廉，喷漆并安装后效果美观，对速调管的包裹紧实，相比其他速调管产品具有比较好的加固和保护作用。
72.以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本
实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。