本发明属于真空电子学技术领域，具体涉及一种能够有效抑制工作时螺旋线热形变的慢波系统。
背景技术：
螺旋线行波管作为一种高频信号放大器，具有宽频带、高功率等优势，是雷达、通信、电子对抗系统中的核心器件。温度是影响行波管的可靠性、稳定性的重要因素之一。管内温度较高时，慢波结构会发生热形变，影响行波管工作特性。实验证明，输出端螺旋线过热会引起行波管输出功率下降。此外，研究表明，螺旋线行波管在某些频率下饱和输出功率的实验测量值，低于在其他频率下饱和输出功率的实验值，即出现功率洞现象，该现象严重影响了螺旋线行波管性能的发挥。因此，改进螺旋线行波管的性能，提高其输出功率，扩大其应用范围，一直是本领域长期以来的研究热点。
技术实现要素：
有研究表明，在不考虑螺旋线热形变的情况下，饱和输出功率的计算结果中并未出现功率洞现象；而在加入了螺旋线热形变因素后，饱和输出功率的计算结果中即产生了功率洞现象，与实验值吻合。由此可见，螺旋线行波管工作时产生的螺旋线热形变是造成行波管饱和输出功率洞的主要原因。另外，在螺旋线行波管的工作过程中，螺旋线靠近输出窗的部位热形变最为严重；螺旋线被夹持杆所固定的部位热形变较小，而其余部位热形变相对严重。由此，本发明提供了一种新的研究思路，即通过改进螺旋线行波管慢波系统，抑制螺旋线在工作中发生的热形变，进而提高螺旋线行波管的工作性能和稳定性。
因此，本发明目的在于针对现有技术中的螺旋线行波管工作性能受温度影响严重，并存在功率洞现象等不足，提供一种末端夹持杆加载螺旋线慢波系统，其能够有效抑制工作中的螺旋线热形变，消除功率洞现象，提高螺旋线行波管的工作性能和稳定性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种末端夹持杆加载螺旋线慢波系统，包括螺旋线和夹持杆；所述螺旋线设置于管壳的中央，且与所述管壳同轴；所述夹持杆沿所述管壳的径向设置于所述管壳的内壁和所述螺旋线之间，并分别与所述管壳的内壁以及所述螺旋线连接；所述管壳的一端设置输出窗；所述夹持杆的数量为3个，且在所述管壳内均匀分布；在所述管壳的内壁和所述螺旋线之间设置辅助夹持杆；所述辅助夹持杆沿所述管壳的径向设置，并分别与所述管壳的内壁以及所述螺旋线连接。
进一步地，所述辅助夹持杆沿所述螺旋线轴向的长度小于所述螺旋线的轴向长度，且所述辅助夹持杆设置于所述螺旋线靠近所述输出窗的一端；较佳地，所述辅助夹持杆沿所述螺旋线轴向的长度为10~30匝所述螺旋线的线圈的长度。
进一步地，所述辅助夹持杆与所述管壳内壁之间的连接面积大于所述辅助夹持杆与所述螺旋线之间的连接面积。
进一步地，所述辅助夹持杆的数量为多个；较佳地，所述辅助夹持杆的数量为3个，且在所述夹持杆两两之间均匀分布。
进一步地，所述夹持杆与所述管壳内壁相连接部位的两侧，以及所述辅助夹持杆与所述管壳内壁相连接部位的两侧，均设置翼片。所述翼片的形状和尺寸可根据实际需要进行选择，翼片的作用在于能够对所述夹持杆和所述辅助夹持杆起到稳固作用，从而进一步抑制所述螺旋线的热形变。
在不违背本领域常识的基础上，本发明各优选技术特征可任意组合。
有益效果：本发明的末端夹持杆加载螺旋线慢波系统结构简单、制造方便，工作性能优良。通过在现有技术的螺旋线行波管慢波系统的基础上设置辅助夹持杆，不仅有助于螺旋线散热，而且能够抑制螺旋线的热膨胀，减少由于工作中温度较高引起的螺旋线热形变，进而有效抑制行波管中的返波震荡，提高螺旋线行波管的输出功率，并能有效消除螺旋线行波管在某些频率下输出功率较低的情况，即功率洞现象，从而显著提高螺旋线行波管的工作性能和稳定性。此外，由于螺旋线在靠近输出窗的部位热形变最为严重，本发明采用长度短于螺旋线轴向长度的辅助夹持杆，并将其设置于螺旋线靠近输出窗的一端，能够针对重点区域着重采取抑制热形变的措施，同时也能够降低设备的制造成本，有利于进一步扩大螺旋线行波管的使用范围。本发明还通过在夹持杆、辅助夹持杆与管壳内壁相连接部位的两侧设置翼片，进一步稳固了夹持杆和辅助夹持杆，便于更好地抑制螺旋线的热形变，进而提高螺旋线行波管的工作性能和稳定性。
附图说明
图1是本发明螺旋线慢波系统的横截面示意图；
图2是本发明螺旋线慢波系统的主体剖视图；
图3是设置有本发明慢波系统的螺旋线行波管与现有技术的螺旋线行波管饱和输出功率对比图；
图4是采用cst软件对本发明慢波系统和现有技术慢波系统的单周期模型进行仿真测试，所得色散曲线对比图；
图5是采用cst软件对本发明慢波系统和现有技术慢波系统的单周期模型进行仿真测试，所得耦合阻抗曲线对比图；
图6是采用cst软件对本发明慢波系统和现有技术慢波系统的整管模型进行仿真测试，所得螺旋线末端区域在x轴方向的热形变对比图；
图7是采用cst软件对本发明慢波系统和现有技术慢波系统的整管模型进行仿真测试，所得螺旋线末端区域在y轴方向的热形变对比图；
图8是采用cst软件对本发明慢波系统和现有技术慢波系统的整管模型进行仿真测试，所得螺旋线末端区域在z轴方向的热形变对比图；
图1~2中：1-夹持杆，2-辅助夹持杆，3-管壳，4-螺旋线，5-翼片，6-输出窗。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。此外应理解，在阅读了本发明所述内容后，本领域技术人员可以对本发明作出各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
实施例：如图1~2所示，一种末端夹持杆加载螺旋线慢波系统，其在现有技术的螺旋线慢波系统的基础上进行结构改进而制得；其包括螺旋线4和夹持杆1；所述螺旋线4设置于螺旋线行波管管壳3的中央，且与管壳3同轴；所述夹持杆1沿所述管壳3的径向设置于所述管壳3的内壁和所述螺旋线4之间，并分别与所述管壳3的内壁以及所述螺旋线4连接；所述管壳3的一端设置输出窗6；所述夹持杆1的数量为3个，且在所述管壳3内均匀分布；在所述管壳3的内壁和所述螺旋线4之间设置辅助夹持杆2；所述辅助夹持杆2沿所述管壳3的径向设置，并分别与所述管壳3的内壁以及所述螺旋线4连接；所述辅助夹持杆2与所述管壳3内壁之间的连接面积大于所述辅助夹持杆2与所述螺旋线4之间的连接面积；所述辅助夹持杆2的数量为3个，且在所述夹持杆1两两之间均匀分布；所述辅助夹持杆2沿所述螺旋线4轴向的长度小于所述螺旋线4的轴向长度，为10~30匝螺旋线4的线圈的长度，且所述辅助夹持杆2设置于所述螺旋线4靠近所述输出窗6的一端；所述夹持杆1与所述管壳3内壁相连接部位的两侧，以及所述辅助夹持杆2与所述管壳3内壁相连接部位的两侧，均设置翼片5，所述翼片5的形状和尺寸可根据实际需要进行选择。
按照本领域常规方法和条件，分别测定设置有本实施例所得慢波系统的行波管与现有技术的同型号螺旋线行波管在不同频率下的饱和输出功率，结果如图3所示，设置有本发明慢波系统的行波管在绝大多数频率下的饱和输出功率都远高于现有技术的螺旋线行波管，也未出现功率洞现象。可见，设置有本发明慢波系统的行波管饱和输出功率高，性能稳定，具有较佳的运行性能。
另外，采用cst软件分别对本实施例慢波系统和现有技术慢波系统的单周期模型和整管模型进行仿真测试，结果如图4~8所示。
图4显示了本实施例慢波系统和现有技术慢波系统单周期模型的色散曲线，二者在相同频率下的相速差异低于3%；图5显示了本实施例慢波系统和现有技术慢波系统单周期模型的耦合阻抗曲线，二者在相同频率下的耦合阻抗差异低于2欧姆。以上数据表明，本实施例慢波系统与现有技术慢波系统的高频特性差异很小，本实施例慢波系统能够适应现有技术慢波系统的工作条件，进而也表明本实施例的慢波系统具有实际可行性。
图6~8显示了11ghz下，本实施例慢波系统和现有技术慢波系统整管模型的螺旋线末端区域在x、y和z轴方向的热形变情况，其中，横坐标表示在沿螺旋线的轴向上，与螺旋线靠近输出窗的一端之间的距离。从图6~8中的曲线可见，本实施例慢波系统整管模型的螺旋线末端区域在x、y和z轴方向的热形变均小于现有技术的慢波系统，这表明，本实施例慢波系统能够有效抑制螺旋线的热形变。