用于陰極的控制極部件、陰極組件及正交場放大器的制作方法

本實用新型涉及微波真空電子器件。更具體地，涉及一種用于陰極的控制極部件、帶有該控制極部件的陰極組件及正交場放大器。

背景技術：

正交場放大器(Crossed-Field Amplifier CFA)作為雷達發射機核心微波功率器件，具有工作電壓低、效率高、瞬時帶寬寬、相位穩定性好、冷陰極工作、不需預熱、快速啟動以及壽命長等優點，是高機動武器裝備的優選微波源之一，在現在軍事裝備中具有非常重要的核心優勢。采用直流工作控制極脈沖調制工作方式正交場放大器易于脈沖編碼，雷達整機的結構更為簡單，系統的機動性可大大提高，國內外得到廣泛應用。

現有技術中，直流工作控制極脈沖調制工作方式正交場放大器被廣泛應用于各種雷達系統，最典型的系統為美國“宙斯盾”雷達系統；在國內該類器件也在國土警戒雷達中得到應用。但是隨著雷達技術的發展，雷達整機對正交場放大器可靠性要求進一步提高，提高正交場放大器可靠性變得十分迫切。控制極設計是影響正交場放大器工作可靠性的重要因素之一，因此，尋找一種能提高正交場放大器工作可靠性的新型控制極結構，就顯得十分必要了。

正交場放大器的控制極需裝在陰極上，并與陰極絕緣，施加在陰極上的激勵脈沖停止后，控制極吸收空間殘余電子來抑制放大器的雜模振蕩。

直流工作控制極脈沖調制正交場放大器工作方式是陰極上加負直流高壓，電流由高頻脈沖信號激勵開啟。而當激勵脈沖停止后，直流高壓仍然存在，此時作用空間殘余的電子會產生振蕩。通常在高頻脈沖信號的后沿，適時地加上一個熄火脈沖信號，可吸收放大器管內產生寄生振蕩的殘留電子。若所需要的熄火脈沖信號因為某些原因不能全部加到控制極上時，空間殘余的電子就不會被全部吸收。這些未被吸收的殘余電子將引起寄生振蕩，甚至引起正交場放大器打火，導致正交場放大器工作可靠性降低。一般正交場放大器陰極控制極的結構，如圖1中有剖面線部分所示，通常把通電和冷卻功能合二為一，用金屬管1’來實現。用一根金屬管1’外壁充當導線，管內通冷卻水，金屬水管1’與外部件2’的連接、金屬水管1’與控制極部件的冷卻組件3’的連接均用螺紋連接實現。由于在螺紋連接處有一定存在的接觸電阻，正交場放大器在長期工作中，由于電化學作用，使螺紋連接處出現腐蝕，接觸電阻不斷增大，使通過金屬管施加到控制極上的熄火脈沖信號幅度逐漸減小，不能完全吸收空間殘余的電子。剩余的殘余電子會引起正交場放大器振蕩，造成低電平固態視頻激勵回路的多重觸發和不正常的高工作比，導致正交場放大器過荷打火，大大降低了正交場放大器工作可靠性。

因此，需要提供一種能夠使正交場放大器穩定可靠工作的控制極部件、帶有這種控制極部件的陰極組件及正交場放大器。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種正交場放大器的控制極部件，以期減少器件工作中的打火幾率，同時滿足陰極及控制極的散熱要求，從而提高正交場放大器的可靠性。

為達到上述目的，本實用新型提供一種用于陰極的控制極部件，包括控制極組件和絕緣冷卻水管，該控制極組件包括引線、水冷組件和控制極，

該水冷組件包括頂蓋，頂蓋內同軸設置的水管接頭、引線接筒和絕緣陶瓷，

所述絕緣冷卻水管的一端用作冷卻水入水口，另一端與水冷組件的水管接頭連接，該水管接頭上形成有連通絕緣冷卻水管內外空間的開口，

引線設置于絕緣冷卻水管中，其一端用作信號輸入端，另一端與水冷組件的引線接筒連接。

優選地，所述引線與引線接筒采用釬焊連接。

優選地，所述絕緣冷卻水管與所述水管接頭物理連接。

優選地，所述水冷組件的頂蓋、水管接頭、引線接筒和控制極均為釬焊連接。

本實用新型進一步提供一種陰極組件，該陰極組件包括陰極支柱、外部件和控制極部件，該控制極部件包括控制極組件和絕緣冷卻水管，該控制極組件包括引線、水冷組件和控制極，

該水冷組件包括頂蓋，頂蓋內同軸設置的水管接頭、引線接筒和絕緣陶瓷，

所述絕緣冷卻水管與所述陰極支柱同軸地安裝在外部件和陰極支柱內，其一端用作冷卻水入水口，另一端與水冷組件的水管接頭連接，該水管接頭上形成有開口，用于連通絕緣水管內部和絕緣水管與陰極支柱之間的空間，該空間連通至形成在外部件上的冷卻水出水口，

引線設置于絕緣冷卻水管中，其一端連接熄火信號輸入端，另一端與水冷組件的引線接筒連接。

優選地，所述引線與引線接筒采用釬焊連接。優選地，所述引線的輸入端與外部件采用氬弧焊連接。

優選地，所述水冷組件的頂蓋、水管接頭、引線接筒和控制極均為釬焊連接。

優選地，所述絕緣冷卻水管與所述水管接頭物理連接。

優選地，所述絕緣冷卻水管與所述外部件螺紋連接。

優選地，設置在所述外部件上的冷卻水出水口垂直于所述冷卻水入水口設置。

優選地，所述絕緣冷卻水管的材料為聚四氟乙烯；優選地，所述引線采用無氧銅導線。

本實用新型進一步提供一種正交場放大器，包括如如上所述的陰極組件。

本實用新型的有益效果如下：

根據本實用新型的控制極部件，熄火脈沖信號由引線加到控制極上，同時冷卻去離子水對控制極和陰極進行冷卻，保證控制極及陰極的散熱，這樣通電與冷卻互不影響，同時，絕緣介質的冷卻水管，可使控制極與陰極間的旁路電阻增加一個數量級，旁路電阻的增加，可大大減小了熄滅脈沖電流的分流，保證熄滅脈沖信號能全部加到控制極上，可從根本上消除管子工作中因熄滅不徹底而引起的打火，提高正交場放大器的可靠性。

根據本實用新型的控制極部件，采用控制極、引線、水冷組件等用釬焊進行焊接，引線與外部件用氬弧焊焊接，絕緣冷卻水管用與控制極物理連接，與外部件用螺紋連接方式。這種陰極控制極結構設計降低了施加在正交場放大器上熄火脈沖信號的損耗，保證了熄火脈沖信號能全部加載到控制極上，消除了現有技術正交場放大器中出現的振蕩，克服了正交場放大器因熄火不徹底而引起的打火，使正交場放大器的可靠性得到顯著提高。根據本實用新型的控制極部件結構，控制極及陰極冷卻得到改善，使正交場放大器的性能得到進一步改善。

將本實用新型請求保護的控制極部件應用到直流工作控制極脈沖調制的正交場放大器中，可提高正交場放大器的工作可靠性，有非常好的應用前景。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細的說明；

圖1示出現有技術控制極部件的正交場放大器結構示意圖。

圖2示出帶有根據本實用新型的控制極部件的正交場放大器結構示意圖。

圖3示出根據本實用新型的控制極部件結構示意圖。

圖4示出根據本實用新型的控制極部件中水冷組件結構示意圖。

具體實施方式

為了更清楚地說明本實用新型，下面結合優選實施例和附圖對本實用新型做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本實用新型的保護范圍。

如圖2、圖3和圖4所示，示出一種直流工作控制極脈沖調制的正交場放大器的陰極組件，該陰極組件包括陰極支柱4、外部件2和控制極部件。控制極部件包括控制極組件和絕緣冷卻水管1，控制極組件包括引線5、水冷組件3和控制極7。絕緣冷卻水管1與所述陰極支柱4同軸地安裝，其一部分位于陰極支柱4內，其外壁與陰極支柱4內壁形成有空間，絕緣水管1的另一部分位于外部件2內。絕緣水管1位于外部件2內的一端通過外部件2的入水口用作陰極組件冷卻水入水口。絕緣水管1位于陰極支柱4內的另一端與水冷組件3連接。通過水冷組件3，絕緣水管1內部空間與形成在其外壁與陰極支柱4內壁之間的空間連通，冷卻水從絕緣水管1內流通該空間中，并經形成在外部件2上的冷卻水出水口流出，形成冷卻水回路，實現對控制極部件以及整個陰極組件的冷卻。控制極組件的引線5設置于絕緣冷卻水管1中，其一端連接至正交場放大器熄火信號輸入端，另一端與水冷組件3連接，熄火信號通過水冷組件3連接至控制極7。

如圖3所示，本實用新型提供的一種用于陰極的控制極部件，包括控制極組件和絕緣冷卻水管1。控制極組件包括引線5、水冷組件3和固定在水冷組件3外的控制極7。水冷組件3進一步包括金屬材質的頂蓋31、水管接頭32和引線接筒33以及絕緣陶瓷34。水管接頭32用于固定絕緣冷卻水管1，位于水管接頭32內的引線接筒33用于將引線5連接到頂蓋31以便將熄火脈沖通過頂蓋31傳遞至控制極7。優選地，水管接頭32和引線接筒33垂直地固定在頂蓋31內。環狀絕緣陶瓷34用于將控制極部件與陰極6絕緣。控制極組件中的控制極控制極7、引線5、水冷組件3釬焊而成。

絕緣冷卻水管1位于外部件2內的一端優選通過螺紋連接與外部件2連接，通過外部件2的入水口用作陰極組件冷卻水入水口。絕緣水管1位于陰極支柱4內的另一端與水冷組件3的水管接頭32連接。該水管接頭32上形成有開口，用于連通絕緣水管1內部和絕緣水管1與陰極支柱4之間的空間，該空間連通至形成在外部件2上的冷卻水出水口。絕緣冷卻水管1與外部件2上的進水口的連接采用螺紋連接。由于絕緣冷卻水管1在正交場放大器中垂直設置，為簡化結構和方便安裝，絕緣冷卻水管1與水管接頭32的連接采用物理連接。在一個優選實施例中，水管接頭32為楔形筒狀，絕緣冷卻水管1以其內徑與水管接頭32的外徑配合連接。為了增加旁路電阻，絕緣冷卻水管1的材料優選為聚四氟乙烯。引線5設置于絕緣冷卻水管1的內空間中，且引線5的一端與正交場放大器的外部件2上的熄火脈沖信號輸入端連接，為了密封和焊接方便，引線5與外部件2通常用氬弧焊焊接。引線5的另一端與水冷組件3中的金屬頂蓋31通過釬焊連接。為了減小引線電阻，引線5由具有小的電阻率的金屬材料制成，優選采用無氧銅導線。采用絕緣冷卻水管1把引線5與陰極6隔離，降低了控制極熄滅信號的損耗，減少了器件工作中的打火問題。

在正交場放大器工作時，控制極輸入的熄滅脈沖信號由引線5通過金屬頂蓋31加到控制極7上，去離子冷卻水由正交場放大器的外部件2上的冷卻水入水口通過絕緣冷卻水管1注入水冷組件3，以吸收陰極6和控制極7的熱量，吸收熱量后的冷卻水通過陰極支柱4由正交場放大器的外部件2上的冷卻水出水口流出，帶走陰極6工作中產生的熱量。冷卻水流出的過程不必額外增加吸力，因為正交場放大器的外部件上的冷卻水入水口、絕緣冷卻水管1、水冷組件3、陰極支柱4和正交場放大器的外部件2上的冷卻水出水口形成通道。采用這種水冷結構，兼顧對控制極及陰極冷卻，使大功率直流工作正交場放大器的可靠性得到顯著提高。

根據本實用新型的一個優選實施例，保護一種具有如上所述直流工作控制極脈沖調制的正交場放大器的陰極組件的正交場放大器。正交場放大器的熄火脈沖調制器的負載有兩部分，相當于兩個電阻的并聯電路。熄火脈沖電流分為兩部分：一是正交場放大器工作中要支取的電流，二是去離子冷卻水例如高純水形成的旁路電阻流過的電流。這種結構由于傳輸熄火脈沖電流引線的電阻很小，且工作中引線電阻不會發生變化，熄火電流在引線5上幾乎不會損耗。同時，由于引線5與陰極支柱4之間有絕緣介質水管隔離，使引線5與陰極6間形成的旁路電阻提高了一個數量級，因而通過的旁路的電流大大減少。因此，在同樣條件下，可使熄火脈沖調制器的負載大大減輕。因此具有本實用新型的陰極控制極部件的正交場放大器的工作就會更穩定，更可靠。

顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本實用新型的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之列。