專利名稱：一種用于空間行波管的四級降壓收集極結構的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于微波電真空器件領域，具體地說是一種用于空間行波管的四級降 壓收集極結構。
背景技術：
空間行波管是航天有效載荷系統主要的微波功率放大部件，廣泛應用于衛星有效 載荷系統的通信導航轉發器、高速數據傳輸系統、微波遙感儀器和測控系統中。空間行波管 較普通行波管具有效率高、體積小、重量輕，和可靠性高等一系列優點，因此研制難度大，對 設計和工藝水平要求高。從原理上講，行波管的電子注在將部分能量交給增幅波后，余下的能量將在電子 打上收集極時變成熱能損耗掉，為了提高行波管的效率，就應該采取措施減少這一部分的 能量損耗。消耗在收集極上的能量與收集極的電位有關，收集極電位如果低于慢波系統的 電位，則慢波系統與收集極之間就出現了減速場，收集極電位越低，減速場越強，電子離開 慢波系統進入收集極時所受到的減速場越大，電子打上收集極的速度越小，消耗在收集極 上的能量也越小，同時，還可以降低對冷卻系統的要求。收集極降壓后，效率明顯提高，但收集極的電壓也并非降得越低越好。因為電子注 和微波信號交換能量之后，會出現嚴重的速度零散現象。進入收集極區的是具有速度分布 的電子注，收集極電壓過低時，許多低速電子將不能克服慢波系統與收集極間的減速場而 打上收集極，這些電子將返轉到慢波系統區中，擾亂了行波管的正常工作。為了克服這種現 象，可采用多級降壓收集極，對不同速度的電子進行最有效的“能量回收”。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種于空間行波管的四級降壓收集極結構，以滿足空間 間行波管效率高、體積小、重量輕，和可靠性高的要求。為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案為—種用于空間行波管的四級降壓收集極結構，包括筒狀外殼，其特征在于外殼 內設置有四級同軸設置的內芯，第一級內芯為中空的錐形盤狀，錐形盤前端突出部連通有 端口，所述端口從外殼一端殼口伸出外殼，第一級內芯的圓盤狀后端的圓周上設置有的倒 鉤，第二級內芯、第三級內芯均為筒狀，在第二、第三級內芯的兩端圓周上分別設置有倒鉤， 第二級內芯前部為突出部伸入至所述第一級內芯中，所述第一級內芯、第二級內芯和第三 級內芯依次相連且內部相通，在前三級內芯與外殼之間的空腔內還設置有套在前三級內芯 外部的陶瓷，第四級內芯為平板狀，位于所述第三級內芯后部端筒口處，在第四級內芯的中 心連接有頂針，所述頂針沿第三級內芯中心軸線伸入至第三級內芯中，所述第四級內芯背 部連接有陶瓷；還包括有蓋在外殼另一端殼口的端蓋，端蓋上開有多個通孔，多個絕緣子分 別安裝在端蓋的通孔中，所述端蓋上還連接有與外殼內的空腔連通的排管。所述的一種用于空間行波管的四級降壓收集極結構，其特征在于所述外殼分為兩段，一段外殼套在所述第一級內芯和第二級內芯外，另一段外殼套在所述第三級內芯和 第四級內芯外。所述的一種用于空間行波管的四級降壓收集極結構，其特征在于所述外殼和端 蓋均采用可伐材料，端蓋為圓形端蓋，端蓋上開有四個均勻分布在端蓋上的通孔，所述絕緣 子有三個，分別安裝在三個通孔中，另一個通孔上連通有排管。所述的一種用于空間行波管的四級降壓收集極結構，其特征在于所述前三級內 芯均采用無氧銅材料制成，第一級內芯的端口采用鉬材料制成。所述的一種用于空間行波管的四級降壓收集極結構，其特征在于第四級內芯采 用鈦材料制成。所述的一種用于空間行波管的四級降壓收集極結構，其特征在于所述陶瓷為氧 化鈹材料制成。本實用新型由內芯、陶瓷、外殼(分兩段)和端蓋組成。根據本實用新型的用于空間行波管的四級降壓收集極結構，其內芯前三級采用帶 有花瓣結構的無氧銅材料；第四級采用平板針狀結構，材料選用具有吸氣性能的鈦，可以提 高行波管的真空度。陶瓷采用具有良好散熱能力的氧化鈹材料，外殼及后蓋采用可伐4J34 材料。根據本實用新型的用于空間行波管的四級降壓收集極結構，收集極第一級內芯采 用將端口伸進輸出倉室的結構形式，端口放在聚焦區最后一片磁片的中心位置，開口半徑 取為電子注通道半徑的2倍。伸進倉室的部分采用耐電子轟擊的鉬材料，保證高溫下不變 形。根據本實用新型的用于空間行波管的四級降壓收集極結構，其端蓋上焊有四個絕 緣子和一根排管，絕緣子用于穿過收集極各級上的電壓引線，排管用于焊接鈦泵進行行波 管的排氣。本發明的有益效果是，計算的電子回收效率高達72. 51%，實際測試得到電子回收 效率為66.6%，大大提高了管子的總效率。另外，該結構重量輕、體積小、散熱能力強，具有 很高的可靠性，適合應用于空間行波管。
圖1為本實用新型計算結果示意圖。圖2為本實用新型結構剖視圖。圖3為本實用新型第一級內芯結構圖，其中圖3a為剖視圖，圖3b為俯視圖。圖4為本實用新型端蓋俯視圖。
具體實施方式
一種用于空間行波管的四級降壓收集極結構，包括筒狀外殼，外殼可分為兩段，一 段外殼1套在第一級內芯3和第二級內芯4外，另一段外殼2套在第三級內芯5和第四級 內芯6外。外殼內設置有四級同軸設置的內芯，第一級內芯3為中空的錐形盤狀，錐形盤前 端突出部連通有端口，端口從外殼1 一端殼口伸出外殼，第一級內芯3的圓盤狀后端的圓周
4上設置有的倒鉤，第二級內芯4、第三級內芯5均為筒狀，在第二、第三級內芯4、5的兩端圓 周上分別設置有倒鉤，第二級內芯4前部為突出部伸入至第一級內芯3中，第一級內芯3、第 二級內芯4和第三級內芯5依次相連且內部相通，前三級內芯3、4、5均采用無氧銅材料制 成，第一級內芯3的端口采用鉬材料制成。在前三級內芯3、4、5與外殼之間的空腔內還設 置有套在前三級內芯外部的陶瓷7，陶瓷7為氧化鈹材料制成。第四級內芯6為平板狀，位 于第三級內芯5后部端筒口處，第四級內芯6采用鈦材料制成。在第四級內芯6的中心連 接有頂針8，頂針8沿第三級內芯6中心軸線伸入至第三級內芯5中，第四級內芯6背部連 接有陶瓷；陶瓷為氧化鈹材料制成。還包括有蓋在外殼另一端殼口的端蓋9，外殼1、2和端 蓋9均采用可伐材料，端蓋9為圓形端蓋，端蓋9上開有四個均勻分布在端蓋9上的通孔， 絕緣子10有三個，分別安裝在三個通孔中，另一個通孔上連通有排管11。1)內芯的原理設計。將利用大信號分析軟件進行注波互作用計算后得到的具有速 度分布的電子注導入四級降壓收集極模型中，調整各級的電壓和形狀，最終得到能量回收 效率為72. 51%，其計算結果見圖1。2)根據真空耐壓極限確定收集極各級內芯的間距。為保證空間行波管具有足夠高 的可靠性，真空耐壓極限按8000V/mm計算，進行結構設計時，再在上述計算得到的耐壓距 離上乘以一個高于2的安全系數。3)根據陶瓷的體擊穿極限和表面耐壓極限，確定各級陶瓷的尺寸。陶瓷的體擊穿 極限按照20000V/mm計算，陶瓷表面耐壓極限按照1000V/mm計算，結構設計時同樣在計算 得到的耐壓距離上乘以一個高于2的安全系數。為保證散熱，陶瓷的長度根據各級內芯上 的功率沉降情況進行設計。4)根據無氧銅、氧化鈹和可伐熱態下的膨脹系數，確定內芯、陶瓷和外殼間的配合 尺寸，保證高溫下焊接時陶瓷不會斷裂。5)將第一級內芯，外部的陶瓷和第一段外殼焊接成第一級收集極組件。6)將第二級內芯與外部的陶瓷焊接成第二級收集極組件。7)將第三極內芯，外部的陶瓷和另一段外殼焊接成第三級收集極組件。8)將第四級內芯與外部的陶瓷焊接成第四級收集極組件。9)將第一級收集極組件、第二級收集極組件、第三級收集極組件組件和第四級收 集極組件焊接成收集極組件。10)將收集極組件和端蓋焊接起 ，形成四級降壓收集極結構。
權利要求一種用于空間行波管的四級降壓收集極結構，包括筒狀外殼，其特征在于外殼內設置有四級同軸設置的內芯，第一級內芯為中空的錐形盤狀，錐形盤前端突出部連通有端口，所述端口從外殼一端殼口伸出外殼，第一級內芯的圓盤狀后端的圓周上設置有的倒鉤，第二級內芯、第三級內芯均為筒狀，在第二、第三級內芯的兩端圓周上分別設置有倒鉤，第二級內芯前部為突出部伸入至所述第一級內芯中，所述第一級內芯、第二級內芯和第三級內芯依次相連且內部相通，在前三級內芯與外殼之間的空腔內還設置有套在前三級內芯外部的陶瓷，第四級內芯為平板狀，位于所述第三級內芯后部端筒口處，在第四級內芯的中心連接有頂針，所述頂針沿第三級內芯中心軸線伸入至第三級內芯中，所述第四級內芯背部連接有陶瓷；還包括有蓋在外殼另一端殼口的端蓋，端蓋上開有多個通孔，多個絕緣子分別安裝在端蓋的通孔中，所述端蓋上還連接有與外殼內的空腔連通的排管。
2.根據權利要求1所述的一種用于空間行波管的四級降壓收集極結構，其特征在于 所述外殼分為兩段，一段外殼套在所述第一級內芯和第二級內芯外，另一段外殼套在所述 第三級內芯和第四級內芯外。
3.根據權利要求1所述的一種用于空間行波管的四級降壓收集極結構，其特征在于 所述外殼和端蓋均采用可伐材料，端蓋為圓形端蓋，端蓋上開有四個均勻分布在端蓋上的 通孔，所述絕緣子有三個，分別安裝在三個通孔中，另一個通孔上連通有排管。
4.根據權利要求1所述的一種用于空間行波管的四級降壓收集極結構，其特征在于 所述前三級內芯均采用無氧銅材料制成，第一級內芯的端口采用鉬材料制成。
5.根據權利要求1所述的一種用于空間行波管的四級降壓收集極結構，其特征在于 第四級內芯采用鈦材料制成。
6.根據權利要求1所述的一種用于空間行波管的四級降壓收集極結構，其特征在于 所述陶瓷為氧化鈹材料制成。
專利摘要本實用新型公開了一種用于空間行波管的四級降壓收集極結構，內芯前三級采用帶有花瓣結構的無氧銅材料，第四級采用平板針狀結構的鈦材料，陶瓷采用具有良好散熱能力的氧化鈹材料，外殼及后蓋采用可伐4J34材料。收集極第一級內芯采用將端口伸進輸出倉室的結構形式，端口放在聚焦區最后一片磁片的中心位置，開口半徑取為電子注通道半徑的2倍，伸進倉室的部分采用耐電子轟擊的鉬材料。收集極各級上的電壓引線通過絕緣子由端蓋引出，同時端蓋上焊有連接鈦泵的排管。該結構具有效率高、重量輕、體積小、散熱能力強，可靠性高等一系列優點，適合用于空間行波管。
文檔編號H01J25/34GK201758111SQ20102011557
公開日2011年3月9日 申請日期2010年2月9日 優先權日2010年2月9日
發明者吳華夏, 法朋亭, 賀兆昌, 高紅梅 申請人:安徽華東光電技術研究所