专利名称：一种毫米波段行波管输出窗及其制造方法
技术领域：
本发明属于微波电真空器件领域，具体涉及到毫米波段行波管输出窗及其制造方法。
背景技术：
行波管输出窗是用来为行波管输送能量的部件，在结构上要保持整个行波管内真空的状态；在电气性能上，使微波信号尽可能无损耗地从管外传输线传送到管内的慢波线(或从慢波线传送到管外的传输线)。行波管输出窗设计的良好与否，将直接影响到管子的工作频带以及增益和增益平坦度，此外，在行波管的输出段，过大的反射功率被衰减器吸收，容易使衰减器发热烧毁，因此在中小功率行波管中，要求耦合器与慢波线匹配良好，其频响特性应大于管子的工作带宽。输出窗又是微波管功率耦合器的一个部分，它保持了行波管的密封性，它的具体设计过程中，应充分考虑现有的工艺条件，在尽量满足电气性能的条件下，兼顾电子光学系统以及结构可靠性的要求。 要实现管内慢波线与管外传输线的良好匹配，就是要把管外传输线上的快电磁波完全转换为管内慢波线上的慢电磁波。工作在毫米波段频带范围内的行波管，随着工作频率升高，器件的尺寸变小，输出窗的设计和制造更加困难，零件的加工和焊接稍有偏差将会引起信号的明显反射。例如，对于ka波段频率比较高，行波管输出窗的设计和制作，在结构尺寸上尺寸较小，真空焊接性能不易保证，输出窗的频响特性由于结构的限制很难满足行波管工作带宽要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对已有技术中行波管的输出窗容易因配合结构不紧密，焊接不牢固而出现真空气密性问题以及电性能匹配不良问题。为了克服这些不足之处，就要从结构设计和制造工艺着手，研发出一种真空气密性良好、驻波性能良好，频响特性满足ka波段行波管工作带宽的能量输出窗。本发明的目的是提供一种毫米波段行波管输出窗及其制造方法，为了实现这一 目的，本发明采用的技术方案是， 一种毫米波段行波管输出窗，包含一个置于中心部位的芯杆状内导体及置于外围并以焊接相连的圆筒状介质陶瓷组件，其特征在于，所述组件再与置于最外侧阶梯形筒状外导体a及b两部分焊接而成。所述内导体采用钼金属制成，介质陶瓷为圆筒状95氧化铝陶瓷，外导体采用可伐镀镍而成。 根据上述毫米波段行波管输出窗，其制造方法按照以下流程步骤操作
本发明的技术方案实施步骤如下
具体实施步骤如下 a.利用电磁仿真软件对输出窗各部件的相对位置和结构尺寸进行仿真实验调整，以工作频带内驻波比小于1. 2的频响特性为测试标准，满足毫米波段行波管工作频带带宽要求；
b.根据仿真计算的结果，按各部件的焊接要求，选取内导体、介质陶瓷件和外导体 的材料并确定这几个零件的结构尺寸和配合公差； c.对内导体，外导体进行镀镍处理，并进行镀镍后的烧氢处理； d.对氧化铝的陶瓷件进行金属化处理，并进行镀镍处理和镀镍后的烧氢处理； e.在相应的焊接夹具上对内导体、陶瓷件和外导体进行装配，陶瓷件和外导体间
装配的间隙是0. 02-0. 03mm，内导体和陶瓷件的装配间隙是0. 01_0. 02mm，在间隙处放入焊
料； f.在氢炉内按照相应的工艺规范进行焊接，控制升温速度不超过5t: /min，
到750士15。C后，保温15-20min，然后再以10°C /min的速度升温至790士10。C后，保温
l-2min，降温至750士15。C，降温速度变为5°C /min，再降到室温； g.输出窗进行真空气密性检查，气密性小于1X10—"Pa mVs为良好； h.输出窗进行驻波比的测试，工作频带内满足驻波比小于1. 5的要求。 本发明的有益效果为，在毫米波段低频端内满足驻波比小于1.5的要求，结构的
真空气密性良好，可承受直流80W的功率传输，可广泛应用到低频段中各螺旋线行波管中。
下面结合附图和具体实施过程对本发明作进一步说明 图1为毫米波段行波管输出窗的结构示意图； 图2为上述输出窗的钎焊温度示意图； 图3为上述输出窗组件检测中驻波和频率的关系图； 图4为毫米波段行波管输出窗制造方法工艺步骤框图。
具体实施例方式
本发明技术方案是利用电磁仿真软件对结构进行设计，设计出能量输出窗组件总 体结构中的内导体、介质陶瓷和外导体，并由夹具装配，根据焊接工艺焊接而成，得到气密 性良好的输出窗成品，性能上满足ka波段行波管工作频带(毫米波段低频端)带宽内驻波 的要求。 参照图l，表示本发明用于毫米波段行波管输出窗的结构示意图，图中置于最外侧 呈阶梯形的筒状外导体a为l，与其相连的为外导体b，输出窗的中心部位为芯杆状内导体 3，其外围为筒状介质陶瓷2。
具体实施步骤如下 a.利用电磁仿真软件对输出窗各部件的相对位置和结构尺寸进行仿真实验调整， 以工作频带内驻波比小于1. 2的频响特性为测试标准； b.根据仿真计算的结果，按各部件的焊接要求，选取内导体、介质陶瓷件和外导体 的材料，并确定这几个零件的结构尺寸和配合公差； c.对内导体，外导体进行镀镍处理，并进行镀镍后的烧氢处理；
d.对氧化铝的陶瓷件进行金属化处理，并进行镀镍处理和镀镍后的烧氢处理；
e.在相应的焊接夹具上对内导体、陶瓷件和外导体进行装配，陶瓷件和外导体间 装配的间隙是0. 02-0. 03mm，内导体和陶瓷件的装配间隙是0. 01-0. 02mm，在间隙处放入焊料； f.在氢炉内按照相应的工艺规范进行焊接，控制升温速度不超过5t: /min，
到750士15。C后，保温15-20min，然后再以10°C /min的速度升温至790士10。C后，保温
l-2min，降温至750士15。C，降温速度变为5°C /min，再降到室温； g.输出窗进行真空气密性检查，气密性小于1X10—"Pa mVs为良好； h.输出窗进行驻波比的测试，工作频带内满足驻波比小于1. 5的要求。
权利要求
一种毫米波段行波管输出窗，包含一个置于中心部位的芯杆状内导体及置于外围并以焊接相连的圆筒状介质陶瓷组件，其特征在于，所述组件再与置于最外侧阶梯形筒状外导体a及b两部分焊接而成。
2. 根据权利要求1所述的用于毫米波段行波管输出窗，其特征在于，所述内导体采用钼金属制成，介质陶瓷为圆筒状95氧化铝陶瓷，外导体采用可伐镀镍而成。
3. 根据权利要求1所述的毫米波段行波管输出窗的制造方法，其特征在于，按照以下流程步骤操作a. 利用电磁仿真软件对输出窗各部件的相对位置和结构尺寸进行仿真实验调整，以工作频带内驻波比小于1. 2的频响特性为测试标准，满足毫米波段行波管工作频带带宽要求；b. 根据仿真计算的结果，按各部件的焊接要求，选取内导体、介质陶瓷件和外导体的材料，并确定这几个零件的结构尺寸和配合公差；c. 对内导体，外导体进行镀镍处理，并进行镀镍后的烧氢处理；d. 对氧化铝的陶瓷件进行金属化处理，并进行镀镍处理和镀镍后的烧氢处理；e. 在相应的焊接夹具上对内导体、陶瓷件和外导体进行装配，陶瓷件和外导体间装配的间隙是0. 02-0. 03mm，内导体和陶瓷件的装配间隙是0. 01-0. 02mm，在间隙处放入焊料；f. 在氢炉内按照相应的工艺规范进行焊接，控制升温速度不超过5t: /min，到750士15t:后，保温15-20min，然后再以l(TC /min的速度升温至790± l(TC后，保温l-2min，降温至750士15。C，降温速度变为5°C /min，再降到室温；g. 输出窗进行真空气密性检查，气密性小于1X10—"Pa m3/s为良好；h. 输出窗进行驻波比的测试，工作频带内满足驻波比小于1. 5的要求。
全文摘要
一种毫米波段行波管输出窗及其制造方法，属于微波电真空器件领域，包含一个芯杆状内导体及置于外围并以焊接相连的圆筒状介质陶瓷为组件，组件再和置于最外处的筒状外导体焊接而成。其制造方法是，利用电磁仿真软件对输出窗进行仿真实验调整；选取内导体、介质陶瓷件和外导体的材料；对内导体，外导体进行镀镍处理；对氧化铝的陶瓷件进行金属化处理；在相应的焊接夹具上对内导体陶瓷件和外导体进行装配，在氢炉内按照相应的工艺规范进行焊接；输出窗进行真空气密性检查；输出窗进行驻波比的测试，工作频带内满足驻波比小于1.5的要求。结构的真空气密性良好，可承受直流80W的功率传输，可广泛应用到毫米波段低频段螺旋线行波管。
文档编号H01J9/00GK101770920SQ20101012745
公开日2010年7月7日 申请日期2010年3月5日 优先权日2010年3月5日
发明者吴华夏, 周秋俊, 张文丙, 徐炜, 朱刚, 王芳, 程海, 贺兆昌 申请人:安徽华东光电技术研究所