一种Ku波段行波管阴极结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种Ku波段行波管阴极结构所述行波管阴极结构包括：阴极基体（1），所述阴极基体（1）设置成筒状结构，所述阴极基体（1）的底面外侧呈凹形；第一盖子（6），所述第一盖子（6）封接所述阴极基体的开口且所述第一盖子（6）上设置有开孔；以及热子组件（2），所述阴极基体（1）底面内侧与第一盖子（6）夹紧所述热子组件（2），所述热子组件（2）包括多条引出线且所述引出线从所述开孔引出。本实用新型避免了Ku波段行波管阴极结构因设计不合理引起的工作不稳定的问题，通过第一盖子（6）的使用减少了温度的散失，从而保证了Ku波段行波管阴极结构工作的稳定性，提高了行波管阴极结构的工作效率。
【专利说明】一种Ku波段行波管阴极结构
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及行波管，具体地，涉及一种Ku波段行波管阴极结构。
【背景技术】
[0002] Ku波段行波管最关键的技术问题之一是制备工作温度低、发射电流密度大、阴极 活性好及可靠性高的球面阴极组件。随着Ku波段行波管日益提高要求，原有传统的球面阴 极组件发射工作稳定性不高的劣势日益跟不上形势发展，所以提供一种能够保证稳定工作 的Ku波段行波管是很有意义的。 实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种Ku波段行波管阴极结构，所述Ku波段行波管阴极 结构克服了原有Ku波段行波管工作不稳定的问题，提供一种能够稳定工作的Ku波段行波 管阴极结构。
[0004] 所述Ku波段行波管阴极结构包括：阴极基体，所述阴极基体设置成筒状结构，所 述阴极基体的底面外侧呈凹形；第一盖子，所述第一盖子封接所述阴极基体的开口且所述 第一盖子上设置有开孔；以及热子组件，所述阴极基体底面内侧与第一盖子夹紧所述热子 组件，所述热子组件包括多条引出线且所述引出线从所述开孔引出。
[0005] 优选地，所述Ku波段行波管阴极结构还包括：杯形组件，所述杯形组件设置在所 述阴极基体外表面。
[0006] 进一步优选地，所述杯形组件包括：第一杯形件，所述第一杯形件呈一级阶梯状结 构，所述第一杯形件包括：第一杯形件宽端和第一杯形件窄端，其中，所述第一杯形件窄端 的内表面固接于所述阴极基体开口所在一端的外表面；第二杯形件，所述第二杯形件的一 端的内表面固接于所述第一杯形件宽端外表面；第三杯形件，所述第三杯形件内表面固接 于所述第二杯形件外表面；第四杯形件，所述第四杯形件呈一级阶梯状结构，所述第四杯形 件包括：第四杯形件宽端和第四杯形件窄端，其中，所述第四杯形件窄端外表面固接于所述 第二杯形件的另一端的内表面；以及第五杯形件，所述第五杯形件呈二级阶梯状结构，所述 第五杯形件包括：第五杯形件宽端、第五杯形件中端和第五杯形件窄端，其中，所述第五杯 形件窄端的内表面固接于所述第三杯形件的外表面。
[0007] 优选地，所述第一杯形件、所述第五杯形件以及所述第一盖子的固接处为锯齿状。
[0008] 进一步优选地，所述Ku波段行波管阴极结构还包括：多个陶瓷管，所述多个陶瓷 管相对应地套于所述多条引出线之外；以及第二盖子，所述第二盖子设置成固接于所述第 一杯形件宽端的内表面，所述第二盖子设置有与所述多个陶瓷管相配合的孔。
[0009] 更进一步优选地，所述多条引出线包括：第一引出线和第二引出线，其中，所述第 一引出线外表面设置有第一钽箔片，所述第二引出线外表面设置有第二钽箔片；以及所述 多个陶瓷管包括：第一陶瓷管和第二陶瓷管，其中，所述第一陶瓷管套于所述第一引出线 夕卜，所述第二陶瓷管套于所述第二引出线外。
[0010] 优选地，所述Ku波段行波管阴极结构还包括：第三钽箔片和第四钽箔片，所述第 三钽箔片和第四钽箔片设置成"U"形，其中，所述第三钽箔片夹住所述第一钽箔片且所述第 三钽箔片固接于所述第一陶瓷管，所述第四钽箔片夹住所述第二钽箔片且所述第四钽箔片 固接于所述第二陶瓷管。
[0011] 优选地，所述Ku波段行波管阴极结构还包括：多个卡箍，所述多个卡箍配置成将 相应的所述多个陶瓷管与所述第二盖子固接。
[0012] 更进一步优选地，所述阴极基体的底面外侧呈球面，所述球面的半径为4. 6毫米， 所述球面的深度为1. 11毫米，所述球面的外径为6. 3毫米。
[0013] 优选地，所述热子组件包括热子和瓷件，所述热子通过螺旋绕制方式固定在所述 瓷件上。
[0014] 通过上述技术方案，本实用新型避免了 Ku波段行波管阴极结构因设计不合理引 起的工作不稳定的问题，通过第一盖子的设计减少了温度的散失，提高了热效率，从而保证 了 Ku波段行波管阴极结构工作的稳定性，提高了行波管阴极结构的工作效率。
[0015] 本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面 的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
[0017] 图1是本实用新型提供的一种Ku波段行波管阴极结构的结构示意图。
[0018] 附图标记说明
[0019] 1阴极基体 2热子组件
[0020] 3第四杯形件 4第二杯形件
[0021] 5第三杯形件 6第一盖子
[0022] 7第一杯形件 8第五杯形件
[0023] 9第二盖子 10卡箍
[0024] 11第一陶瓷管 12第三钽箔片
[0025] 13第一钽箔片 14第二钽箔片
[0026] 15第四钽箔片 16第二陶瓷管。
【具体实施方式】
[0027] 以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处 所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0028] 本实用新型的目的是提供一种Ku波段行波管阴极结构，所述Ku波段行波管阴极 结构可以包括：阴极基体1，所述阴极基体1设置成筒状结构，所述阴极基体1的底面外侧 呈凹形；第一盖子6,所述第一盖子6封接所述阴极基体1的开口且所述第一盖子6上设置 有开孔；以及热子组件2,所述阴极基体1底面内侧与第一盖子6夹紧所述热子组件2,且阴 极基体1和第一盖子6的接触面平整，所述热子组件2包括多条引出线且所述引出线从所 述开孔引出，所述开孔为与所述多条引出线相配合的方形孔。
[0029] 通过上述技术方案，本实用新型避免了 Ku波段行波管阴极结构因设计不合理引 起的工作不稳定的问题，通过第一盖子6的设计减少了温度的散失，提高了热效率，从而保 证了 Ku波段行波管阴极结构工作的稳定性，提高了行波管阴极结构的工作效率。
[0030] 优选地，所述Ku波段行波管阴极结构还包括：杯形组件，所述杯形组件设置在所 述阴极基体1外表面，以使得所述Ku波段行波管阴极结构保温性更好，且能够方便该结构 与其他装置的连接。
[0031] 进一步优选地，所述杯形组件包括：第一杯形件7,所述第一杯形件7呈一级阶梯 状结构，所述第一杯形件7包括：第一杯形件7宽端和第一杯形件7窄端，也可以表示成阶 梯状结构为大环接小环(如图1中所示的第一杯形件7的左端和右端)，其中，所述第一杯形 件窄端(如图1中所示的第一杯形件7的右端)内表面固接于所述阴极基体1开口所在一端 的外表面；第二杯形件4,所述第二杯形件4的一端的内表面固接于所述第一杯形件宽端外 表面；第三杯形件5,所述第三杯形件5内表面固接于所述第二杯形件4外表面；第四杯形 件3,所述第四杯形件3呈一级阶梯状结构，所述第四杯形件3包括：第四杯形件宽端和第 四杯形件窄端(如图1中所述的第四杯形件3右端和左端)，其中，所述第四杯形件窄端外表 面固接于所述第二杯形件4的另一端(如图1中所述的第二杯形件4右端）的内表面；以及 第五杯形件8,所述第五杯形件8呈二级阶梯状结构，所述第五杯形件8包括：第五杯形件 宽端、第五杯形件中端和第五杯形件窄端(如图1中所述的第五杯形件8左端、中端以及右 端)，其中，所述第五杯形件窄端的内表面固接于所述第三杯形件5的外表面。通过上述的 设计以满足Ku波段行波管阴极结构的耐冲击、耐振动并且其结构简单，方便与其他的结构 相接。
[0032] 在一种实施方式中，所述阴极基体1可以为纯钨粉末压制、浸盐、车加工和钎焊而 成，热子组件2可以使用直径为0. 19mm钨铼合金丝绕制并且可以通过瓷件和刚玉粉固定烧 结而成，第一盖子6和第二盖子9可以为铌材料，第二杯形件4、第三杯形件5、第一钽箔片 13、第二钽箔片14、第三钽箔片12、第四钽箔片15和卡箍10可以为钽箔材料，第四杯形件 3、第一杯形件7和第五杯形件8可以为可伐4J34合金材料，第一陶瓷管11和第二陶瓷管 16可以为99%的氧化铝陶瓷材料。
[0033] 在一种优选的实施方式中，为了满足所述Ku波段行波管阴极结构下一步安装的 需求，如图1中所示，所述阴极基体1右侧端面比第四杯形件3右侧端面左移最小距离为 0. 22毫米，第四杯形件3右侧端面比第五杯形件8右侧端面右移最小距离为2. 2毫米。
[0034] 在一种优选的实施方式中，所述第一杯形件7、第五杯形件8和第一盖子6的焊接 处优选地加工成锯齿状，这样方便进行焊接固定，防止上述器件固定不稳。进一步优选地， 所述第一杯形件7、所述第二杯形件4和所述第三杯形件5固接一端的所在端口对齐；以及 所述第五杯形件8窄端与所述第二杯形件4固接一端的所在端口对齐，以满足下一步的安 装使用。
[0035] 在一种实施方式中，所述Ku波段行波管阴极结构还包括：2个陶瓷管，所述2个陶 瓷管相对应地套于所述多条引出线之外；以及第二盖子9,所述第二盖子9设置成固接于所 述第一杯形件宽端的内表面，所述第二盖子9设置有与2个陶瓷管相配合的孔，以通过2个 孔来固定住2个陶瓷管。进一步优选地，所述孔为圆孔。
[0036] 在一种实施方式中，所述多条引出线包括：第一引出线和第二引出线，其中，所述 第一引出线外表面设置有第一钽箔片13,所述第二引出线外表面设置有第二钽箔片14 ;以 及所述多个陶瓷管包括：第一陶瓷管11和第二陶瓷管16,其中，所述第一陶瓷管11套于所 述第一引出线外，所述第二陶瓷管16套于所述第二引出线外，所述陶瓷管有绝缘的功能并 且还能够防止温度的散失。
[0037] 在一种实施方式中，所述Ku波段行波管阴极结构还包括：第三钽箔片12和第四钽 箔片15,所述第三钽箔片12和第四钽箔片15可以设置成"U"形，其中，所述第三钽箔片12 夹住所述第一钽箔片13且所述第三钽箔片12焊接于所述第一陶瓷管11，所述第四钽箔片 15夹住所述第二钽箔片14且所述第四钽箔片15焊接于所述第二陶瓷管16。
[0038] 在另一种实施方式中，所述Ku波段行波管阴极结构还包括：第三钽箔片12和第四 钽箔片15,所述第三钽箔片12和第四钽箔片15可以设置成"V"形，这样亦可以实现夹紧第 一钽箔片13和第二钽箔片14的功能。
[0039] 其中，所述第一钽箔片13可以呈直角形(如图1中所示）且一端固接于所述第四 杯形件宽端和所述第四杯形件中端阶梯的内表面上(如图1中伸向第五杯形件8左侧台阶 上);以及所述第二钽箔片14 一端与所述第四杯形件宽端端口对齐，这样的设计可以方便第 一钽箔片13的固定，且方便与其他部件进行连接，并且这样能够减小体积。
[0040] 优选地，所述Ku波段行波管阴极结构还包括：多个卡箍10,所述多个卡箍10配置 成将相应的所述多个陶瓷管与所述第二盖子9固接，所述卡箍10可以呈阶梯形圆环状，如 图1中所示的卡箍10左端为窄端，右端为宽端，窄端与所述多个陶瓷管固接，宽端与所述第 二盖子9固接，以加固所述多个陶瓷管与所述第二盖子9的固接。卡箍10的末端进行压紧 并用钨焊锥进行焊接。
[0041] 更进一步优选地，所述阴极基体1的底面外侧呈球面，所述球面的半径为4. 6毫 米，所述球面的深度为1. 11毫米，所述球面的外径为6. 3毫米，这样的设计可以使得发射电 流的密度增大。
[0042] 优选地，所述热子组件2包括热子和瓷件，所述热子通过螺旋绕制方式(例如单螺 旋绕制方式或双螺旋绕制方式）固定在所述瓷件上。
[0043] 通过上述的设计避免了 Ku波段行波管阴极结构因杯形组件设计的不合理引起的 体积过大、热容较大的问题，同时通过杯行组件和阴极基体1的焊接避免了在工作状态下 由于机械振动而引起的阴极发射球面与其余剩下的所有其他部件同心度不高的问题，并且 通过第一盖子6的设计减少了温度的散失，提高了热效率，保证了 Ku波段行波管阴极结构 的稳定性，提高了 Ku波段行波管阴极结构的合格率，即Ku波段行波管阴极的使用寿命，因 Ku波段行波管阴极结构在精度很高的工装上完成装配，所以工艺重复性和稳定性好。
[0044] 其中，所述Ku波段行波管阴极结构采用加速寿命试验，在阴极正常工作温度 1050°C提高100°C、150°C和200°C下进行一定批量的寿命试验，其中，试验管子为20支，在 工作比为1%，支取阴极发射电流为1. 3A，记录阴极发射电流低于1. 35A的试验数据，根据加 速试验数学模型公式Hp = Hh · n (TMp/5C0,其中，Hp为工作温度下阴极的寿命、Hh为试验温度 下阴极的寿命、η为阴极金属和发射物质性质有关的参量、T p为阴极工作温度、Th为阴极试 验温度，计算得出阴极寿命达到1 〇〇〇〇小时以上，即提高了合格率，满足了 Ku波段行波管阴 极结构的设计要求。
[0045] 在一种优选的实施方式中，进行以下步骤以制作上述行波管阴极结构：
[0046] S101，将第一钽箔片13和第二钽箔片14对齐叠加放到铜电极上，用钨焊锥将一端 焊接固定，然后将热子组件2第一引出线放进叠加的第一钽箔片13的中间，从根部对齐，用 钨焊锥将第一引出线与第一钽箔片13焊接固定，用同样的方法将第二引出线和第二钽箔 片14焊接牢固。
[0047] S102,将阴极基体1放置到底座上，然后将热子组件2和第一盖子6分别安装到阴 极基体1的相应位置并紧固，在激光焊接机上完成焊接。
[0048] S103,在夹具上将两个卡箍10焊接在第二盖子9上，保证卡箍10的孔与第二盖子 9上的两个圆孔同轴，然后将第一杯形件7安装在夹具上，最后将带有卡箍10的第二盖子9 放置于第一杯形件7左侧内部，直至夹具端面，在激光焊接机上完成焊接。
[0049] S104,将S102完成的组件安装在夹具里，然后将S103完成的组件放置于S102完 成的组件里，再将第一陶瓷管11和第二陶瓷管16分别套在热子组件2的引出线上并紧固， 在激光焊接机上完成焊接。
[0050] S105,用钨焊钳将卡箍10焊接牢固，使得卡箍10能够控制以使得上述2个陶瓷管 不能发生晃动。再将第三钽箔片12卡到第一陶瓷管11出口的第一钽箔片13上，并用钨焊 锥将第一钽箔片13与第三钽箔片12焊接牢固，用同样的方法将另一个热子组件2引脚上 的第二钽箔片14和第四钽箔片15焊接牢固，并要求第三钽箔片12压紧陶瓷管。
[0051] S106,先将第四杯形件3和第二杯形件4分别套在夹具上，并用钨焊锥进行焊接， 然后将第三杯形件5套在第二杯形件4外面并紧固，并用钨焊锥进行焊接，拆卸夹具取出组 件。
[0052] S107,将S105完成的组件安装在夹具里，再将S106完成的组件套在S105完成的 组件外面并紧固，在激光焊接机上沿圆周部分均匀焊接。
[0053] S108,将第五杯形件8套在S107完成的组件外面，保证第五杯形件8如图1所示 的右端抵住夹具端面并紧固，在激光焊接机上从第五杯形件8右侧开槽处沿圆周部分均匀 焊接。
[0054] S109,用镊子调整热子组件2第一引出线焊接的第一钽箔片13向上折弯直角并延 伸至第五杯形件宽端(如图1中所示的第五杯形件8的左侧）与第五杯形件窄端(如图1中 所示的第五杯形件8的右侧）的台阶上，并用钨焊锥进行焊接，用剪刀缩减第一钽箔片13， 保证第一钽箔片13最左端与第五杯形件8左端对齐。
[0055] 以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限 于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技 术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0056] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各 种可能的组合方式不再另行说明。
[0057] 此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违 背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【权利要求】
1. 一种Ku波段行波管阴极结构，其特征在于，所述Ku波段行波管阴极结构包括：阴极 基体（1 )，所述阴极基体（1)设置成筒状结构，所述阴极基体（1)的底面外侧呈凹形； 第一盖子（6)，所述第一盖子（6)封接所述阴极基体的开口且所述第一盖子（6)上设置 有开孔；以及 热子组件（2)，所述阴极基体（1)底面内侧与第一盖子（6)夹紧所述热子组件（2)，所述 热子组件（2)包括多条引出线且所述引出线从所述开孔引出。
2. 根据权利要求1所述的Ku波段行波管阴极结构，其特征在于，所述Ku波段行波管阴 极结构还包括：杯形组件，所述杯形组件设置在所述阴极基体（1)外表面。
3. 根据权利要求2所述的Ku波段行波管阴极结构，其特征在于，所述杯形组件包括： 第一杯形件（7)，所述第一杯形件（7)呈一级阶梯状结构，所述第一杯形件（7)包括：第一杯 形件宽端和第一杯形件窄端，其中，所述第一杯形件窄端的内表面固接于所述阴极基体（1) 开口所在一端的外表面； 第二杯形件（4)，所述第二杯形件（4)的一端的内表面固接于所述第一杯形件（7)宽端 外表面； 第三杯形件（5)，所述第三杯形件（5)内表面固接于所述第二杯形件（4)外表面； 第四杯形件（3)，所述第四杯形件（3)呈一级阶梯状结构，所述第四杯形件（3)包括：第 四杯形件宽端和第四杯形件窄端，其中，所述第四杯形件窄端外表面固接于所述第二杯形 件（4)的另一端的内表面；以及 第五杯形件（8)，所述第五杯形件（8)呈二级阶梯状结构，所述第五杯形件（8)包括：第 五杯形件宽端、第五杯形件中端和第五杯形件窄端，其中，所述第五杯形件窄端的内表面固 接于所述第三杯形件（5)的外表面。
4. 根据权利要求3所述的Ku波段行波管阴极结构，其特征在于，所述第一杯形件（7)、 所述第五杯形件（8)以及所述第一盖子（6)的固接处为锯齿状。
5. 根据权利要求3所述的Ku波段行波管阴极结构，其特征在于，所述Ku波段行波管阴 极结构还包括：多个陶瓷管，所述多个陶瓷管相对应地套于所述多条引出线之外；以及 第二盖子（9)，所述第二盖子（9)设置成固接于所述第一杯形件宽端的内表面，所述第 二盖子（9)设置有与所述多个陶瓷管相配合的孔。
6. 根据权利要求5所述的Ku波段行波管阴极结构，其特征在于，所述多条引出线包括： 第一引出线和第二引出线，其中，所述第一引出线外表面设置有第一钽箔片（13)，所述第二 引出线外表面设置有第二钽箔片（14);以及 所述多个陶瓷管包括：第一陶瓷管（11)和第二陶瓷管（16)，其中，所述第一陶瓷管 (11)套于所述第一引出线外，所述第二陶瓷管（16)套于所述第二引出线外。
7. 根据权利要求6所述的Ku波段行波管阴极结构，其特征在于，所述Ku波段行波管 阴极结构还包括：第三钽箔片（12)和第四钽箔片（15)，所述第三钽箔片（12)和第四钽箔片 (15)设置成"U"形，其中，所述第三钽箔片（12)夹住所述第一钽箔片（13)且所述第三钽箔 片（12)固接于所述第一陶瓷管（11 )，所述第四钽箔片（15)夹住所述第二钽箔片（14)且所 述第四钽箔片（15)固接于所述第二陶瓷管（16)。
8. 根据权利要求3所述的Ku波段行波管阴极结构，其特征在于，所述Ku波段行波管阴 极结构还包括：多个卡箍（10)，所述多个卡箍（10)配置成将相应的所述多个陶瓷管与所述 第二盖子（9)固接。
9. 根据1-8中任意一项权利要求所述的Ku波段行波管阴极结构，其特征在于，所述阴 极基体（1)的底面外侧呈球面，所述球面的半径为4. 6毫米，所述球面的深度为1. 11毫米， 所述球面的外径为6. 3毫米。
10. 根据1-8中任意一项权利要求所述的Ku波段行波管阴极结构，其特征在于，所述热 子组件（2)包括热子和瓷件，所述热子通过螺旋绕制方式固定在所述瓷件上。
【文档编号】H01J23/04GK203910741SQ201420164572
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】吴华夏, 孟昭红, 陈爱民, 于晨晨, 卞磊, 邹莺歌, 王莹 申请人:安徽华东光电技术研究所