专利名称：一种Ku波段脉冲行波管的慢波组件及Ku波段脉冲行波管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种行波管，具体涉及一种Ku波段脉冲行波管的慢波组件。
背景技术：
行波管是一种靠连续调制电子注的速度来实现放大功能的微波电子管，行波管的 特点是频带宽、增益高、动态范围大和噪声低，行波管频带宽度(频带高低两端频率之差/ 中心频率)可达100%以上，增益在25 70分贝范围内，低噪声行波管的噪声系数最低可 达1 2分贝，因此现代行波管已成为雷达、电子对抗、中继通信、卫星通信、电视直播卫星、 导航、遥感、遥控、遥测等电子设备的重要微波电子器件。随着现代雷达技术的发展，工作频 率不断向高端延伸，Ku波段的优点有1、Ku波段频率高，不易受微波辐射干扰；2、接收Ku 波段的天线口径尺寸小，便于安装也不易被发现；3、Ku频段宽，能传送多种业务与信息；4、 Ku波段下行转发器发射功率大(大约在100W以上)，能量集中，方便接收。由于Ku波段脉 冲行波管的慢波组件的特殊性，以及整机装备的飞速发展，Ku波段脉冲行波管的慢波组件 在整机中的应用越来越广，在装备中的需求越来越大，其研究已成为各国关注的重点，对其 输出功率和频带宽度的要求也越来越高，高端频率需要高输出功率是目前较难解决的技术 问题，现有技术中行波管，其螺旋线一般采用等螺距，相速不变的结构，该种行波管电子效 率低，输出功率低，后续申请人对行波管的慢波组件的螺旋线结构进行螺距跳变的改进，即 采用正跳变 负跳变 负跳变的螺距跳变结构，这种螺旋线的行波管虽然具有较高的输出 功率，可以满足一定频率范围内的高输出功率，但是输出功率在频带高端跌落较快，还不能 满足高频率高输出功率的要求。因此，很有必要在现有技术基础上设计开发一种高频率点 高输出功率的行波管。
发明内容发明目的本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种结构设计合 理、精密度高、可以提高行波管的电子效率，并可使行波管在高频率下输出功率大的Ku波 段脉冲行波管的慢波组件。技术方案为了实现以上目的，本实用新型所采取的技术方案为一种Ku波段脉冲行波管的慢波组件，包括管壳、螺旋线和夹持杆，其中管壳的内 壁和夹持杆的外壁连接，夹持杆的内壁和螺旋线的外壁连接，所述的螺旋线输出端螺距采 用正跳变 负跳变 正跳变结构。螺旋线之间的螺距大，相速就大，电磁波传输速度大，反之，螺旋线之间的螺距小， 相速就小，电磁波传输速度就小。本实用新型对原来螺旋线结构进行优化设计，将原来等螺 距的螺旋线进行优化，改变螺旋线螺距间的距离从而改变相速，提高输出功率，即先增大输 出端螺旋线的螺距实现螺旋线相速正跳变，然后减小输出端螺旋线的螺距，并使螺距小于 最开始的螺距，实现螺旋线相速负跳变，然后再稍微增大输出端螺旋线的螺距，但是螺距还 是低于最开始的螺距，实现螺旋线相速正跳变，最后得到螺距由小变大，然后变小，最后再稍增大的螺旋线，从而得到正跳变 负跳变 正跳变的相速跳变结构的螺旋线。作为优选方案，本实用新型所述的Ku波段脉冲行波管的慢波组件，螺旋线输出端 的螺距跳变结构为1. ^mm 1. 32mm 1. 16mm 1. 20mm,即螺旋线的螺旋线输出端的螺距 先变大，后变小，再变大，整个螺旋线的长度可以根据具体慢波电路需要设计。本实用新型所述的Ku波段脉冲行波管的慢波组件，其中管壳的内径为3. 5 6mm， 螺旋线的内径为1. 5 4mm。管壳和螺旋线的长度根据实际需要确定。作为更优选方案，本实用新型所述的Ku波段脉冲行波管的慢波组件，其中所述的 螺旋线输出端采用逐渐正跳变 逐渐负跳变 逐渐正跳变的相速跳变结构。该种相速跳变 结构的螺旋线，可以更好的实现高频率下的高输出功率，它的特点是，首先逐渐实现相速正 跳变，即先使螺旋线的螺距稍微增大一点，然后在这基础上又增大一点，实现螺距逐渐过渡 增大，然后使相速从正跳变向负跳变逐渐过渡，即先使大螺距变为一个螺距较小的螺距，然 后在这基础上，再使螺距减小一点(螺距小于最开始的螺距)，实现螺距逐渐过渡减小，最 后使相速从负跳变向正跳变逐渐过渡，即先使螺旋线的螺距稍微增大一点，然后在这基础 上又增大一点，实现螺距逐渐过渡增大(螺距小于最开始的螺距)，从而得到逐渐正跳变 逐渐负跳变 逐渐正跳变的相速跳变结构的螺旋线，这种结构的螺旋线慢波电路可在6 17GHz频率范围内实现高脉冲输出功率如2500瓦。作为另一优选方案，本实用新型所述的Ku波段脉冲行波管的慢波组件，螺旋线的 输出端的螺距跳变结构为1. 28mm 1. 32mm 1. 24mm 1. 16mm 1. 18 1. 20mm。一种Ku波段脉冲行波管，它包括电子枪壳、慢波组件、集中衰减器、能量耦合器、 聚焦系统和收集极，其中所述的慢波组件为本实用新型提供的慢波组件，它由管壳、螺旋线 和夹持杆组成。以上所述的Ku波段脉冲行波管，其中电子枪壳可以采用无截获栅控电子枪壳，电 子枪壳的作用是形成符合设计要求的电子注，所述的行波管中常用的聚焦方法有均勻永磁 聚焦、倒向场聚焦、周期永磁聚焦和均勻电磁聚焦，聚焦系统使电子注保持所需形状，保证 电子注顺利穿过慢波电路并与微波场发生有效的相互作用，(所述的慢波电路为螺旋线型 慢波电路，它包括螺旋线、环杆线、夹持杆，管壳、环圈线等)，最后由收集极接收电子注(所 述的收集极采用降压收集极)，待放大的微波信号经输入能量耦合器进入螺旋线，并沿螺旋 线行进，电子与行进的微波场进行能量交换，使微波信号得到放大，放大后的微波信号经输 出能量耦合器送至负载。其中输入、输出能量耦合器与螺旋线之间和螺旋线各部分之间，都 应有良好的阻抗匹配，匹配不佳会造成电磁波反射，反射波引起反馈，会导致行波管内出现 寄生振荡，为避免这种振荡，须在螺旋线的上设置集中衰减器，集中衰减器由损耗涂层或损 耗陶瓷片构成，在集中衰减器处，反射波被吸收，可达到消除反馈抑制振荡的目的。有益效果本实用新型提供的Ku波段脉冲行波管的慢波组件与现有技术相比具 有以下优点本实用新型提供的Ku波段脉冲行波管的慢波组件，结构设计合理，可以提高行波 管的电子效率，使行波管可以在6 18GHz宽频带范围内提供大的输出功率，尤其能够在 12 18GHz高频率下提供2500瓦以上的高脉冲输出功率，包含有本实用新型提供的慢波组 件组的Ku波段脉冲行波管是一种高频率高输出功率的Ku波段脉冲行波管，在国防应用中 具有重要价值。
图1为本实用新型提供的Ku波段脉冲行波管慢波组件的横截面的结构示意图。图2为本实用新型提供的Ku波段脉冲行波管的慢波组件中螺旋线螺距跳变结构 示意图。图3为正跳变 负跳变 负跳变的慢波电路和正跳变 负跳变 正跳变的慢波 电路行波管的基波输出功率对比图。图4为正跳变 负跳变 负跳变的慢波电路和正跳变 负跳变 正跳变的慢波 电路的行波管电子效率对比图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于 说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术 人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。实施例1如图1、图2所示，本实用新型所述的Ku波段脉冲行波管的慢波组件，它包括管壳
(1)、螺旋线( 和夹持杆(3)，其中管壳(1)的内壁和夹持杆(3)的外壁连接，夹持杆(3) 的内壁和螺旋线O)的外壁连接，所述的螺旋线(2)输出端螺距采用正跳变 负跳变 正 跳变结构。以上所述的正跳变 负跳变 正跳变结构的螺旋线O)的输出端的螺距具体跳 变结构为1. 28mm 1. 32mm 1. 16mm 1. 20mm，含有该慢波组件的Ku波段脉冲行波管的 工作频带范围为6 17GHz，脉冲输出功率> 2. 5kW。其中所述的螺旋线(2)采用钨螺旋线 制成，夹持杆C3)为氧化铍材料制成。实施例2本实用新型所述的Ku波段脉冲行波管的慢波组件，它包括管壳(1)、螺旋线(2) 和夹持杆(3)，其中管壳(1)的内壁和夹持杆(3)的外壁连接，夹持杆(3)的内壁和螺旋线
(2)的外壁连接，所述的螺旋线(2)输出端螺距逐渐正跳变 逐渐负跳变 逐渐正跳变的 结构。以上所述的逐渐正跳变 逐渐负跳变 逐渐正跳变结构的螺旋线O)的输出端 的螺距具体跳变结构为1. 28mm 1. 32mm 1. 24mm 1. 16mm 1. 18 1. 20mm,含有该慢 波组件的Ku波段脉冲行波管的工作频带范围为6 18GHz，脉冲输出功率> 2. 5kW。其中 所述的螺旋线( 采用钨螺旋线制成，夹持杆C3)为氮化硼材料制成。实施例3本实用新型所述的Ku波段脉冲行波管，包括电子枪壳、慢波组件、集中衰减器、能 量耦合器、聚焦系统和收集极。Ku波段脉冲行波管的慢波电路为螺旋线慢波电路，慢波电路 的慢波组件包括管壳(1)、螺旋线( 和夹持杆(3)，其中管壳(1)的内壁和夹持杆(3)的 外壁连接，夹持杆⑶的内壁和螺旋线⑵的外壁连接，所述的螺旋线⑵输出端螺距采用 逐渐正跳变 逐渐负跳变 逐渐正跳变结构，具体螺旋线O)的螺旋线输出端的螺距跳变 结构为1. 28mm 1. 32mm 1. 24mm 1. 16mm 1. 18 1. 20mm,该Ku波段脉冲行波管工作频带范围为6 18GHz，脉冲输出功率彡2. 5kW。以上所述的Ku波段脉冲行波管，其中电子枪采用无截获栅控电子枪，聚焦系统的 聚焦方法为周期永磁聚焦，所述的收集极采用降压收集极。实施例4Ku波段脉冲行波管的电子频率 效率 输出功率比较实验选取正跳变 负跳变 负跳变的慢波电路行波管和正跳变 负跳变 正跳变的 慢波电路的行波管进行对比实验。实验结果表明，当采用正跳变 负跳变 负跳变的慢波 电路行波管时，电子频率 效率 输出功率比较结果表明该管慢波电路末端采用的是负相 速跳变，使输出功率在频带高端跌落较快，即在高频率处输出功率降低。当采用本实用新型 提供的跳变 负跳变 正跳变的慢波电路的行波管在高频率点仍有较高的输出功率。说明 本实用新型提供的正跳变 负跳变 正跳变的慢波电路的行波管电子效率高，在高频率输 出功率高。实施例5装管试验选取正跳变 负跳变 正跳变的慢波电路的行波管(TWTl)(螺距具体跳变结构 为1. 28mm 1. 32mm 1. 16mm 1. 20mm)和正跳变 负跳变 负跳变的慢波电路行波管 (TWT2)(螺距具体跳变结构为1. ^mm 1. 32mm 1. 16mm 1. Ilmm)进行对比实验。测定 不同频率点基波输出功率和电子效率大小，具体实验结果如表1、图3和图4所示表1不同行波管不同频率点基波输出功率和电子效率的实验结果
权利要求1.一种Ku波段脉冲行波管的慢波组件，其特征在于，包括管壳(1)、螺旋线( 和夹 持杆(3)，其中管壳(1)的内壁和夹持杆(3)的外壁连接，夹持杆(3)的内壁和螺旋线(2) 的外壁连接，所述的螺旋线(2)输出端螺距采用正跳变 负跳变 正跳变结构。
2.根据权利要求1所述的Ku波段脉冲行波管的慢波组件，其特征在于，所述的螺旋线 (2)输出端螺距采用逐渐正跳变 逐渐负跳变 逐渐正跳变的结构。
3.根据权利要求1所述的Ku波段脉冲行波管的慢波组件，其特征在于，螺旋线O)的 输出端的螺距跳变结构为1. 28mm 1. 32mm 1. 16mm 1. 20_。
4.根据权利要求2所述的Ku波段脉冲行波管的慢波组件，其特征在于，螺旋线O)的 螺旋线输出端的螺距跳变结构为1. 28mm 1. 32mm 1. 24mm 1. 16mm 1. 18 1. 20_。
5.根据权利要求1 4任一项所述的Ku波段脉冲行波管的慢波组件，其特征在于，所 属的螺旋线( 采用钨螺旋线制成，夹持杆C3)为氧化铍或氮化硼材料制成。
6.一种Ku波段脉冲行波管，其特征在于，它包括权利要求1所述的的慢波组件、电子枪 壳、集中衰减器、能量耦合器、聚焦系统和收集极。
专利摘要本实用新型公开了一种Ku波段脉冲行波管的慢波组件，它包括管壳(1)、螺旋线(2)和夹持杆(3)，其中管壳(1)的内壁和夹持杆(3)的外壁连接，夹持杆(3)的内壁和螺旋线(2)的外壁连接，所述的螺旋线(2)输出端螺距采用正跳变～负跳变～正跳变结构。本实用新型提供的Ku波段脉冲行波管的慢波组件，结构设计合理，可以提高Ku波段脉冲行波管的电子效率高，使Ku波段脉冲行波管在6～18GHz宽频带范围内提供大的输出功率，尤其能够在12～18GHz高频率下提供2500瓦以上的高脉冲输出功率，在国防应用中具有重要价值。
文档编号H01J23/26GK201820734SQ20102027366
公开日2011年5月4日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者刘逸群, 周培章, 李晓峰, 邹雯婧, 郑海鹰, 陈彩云, 高志强 申请人:南京三乐电子信息产业集团有限公司