测试速调管中间腔频谱特性的装置及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种测试速调管中间腔频谱特性的装置及系统。该装置包括：激励端匹配模具，其中央位置开设与被测试速调管中间腔的漂移通道相对准的测试通孔；接收端匹配模具，其中央位置开设与被测试速调管中间腔的漂移通道相对准的测试通孔，被测试速调管中间腔固定于激励端匹配模具和接收端匹配模具之间；源探针，通过激励端匹配模具中央位置的测试通孔插入被测试速调管中间腔的漂移通道内；以及接收探针，通过接收端匹配模具中央位置的测试通孔插入被测试速调管中间腔的漂移通道内。本发明设置激励端匹配模具和接收端匹配模具，将被测试速调管中间腔固定后进行测试，保证了测试的稳定性。
【专利说明】测试速调管中间腔频谱特性的装置及系统
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电子行业真空电子学【技术领域】，尤其涉及一种测试速调管中间腔频谱特性的装置及系统。
【背景技术】
[0002]对于速调管的中间谐振腔，由于谐振腔与外部无耦合，通常通过探针法测量谐振腔的特性。图1为现有技术探针法测量谐振腔特性的示意图。如图1所示，由扫频信号源产生的扫频信号经由环流器后通过源探针在谐振腔间隙上激励起高频场，再通过接收探针，经检波器将谐振腔间隙电场的幅度随频率变化显示在示波器上。
[0003]但是，当速调管发展到毫米波亚毫米波段，谐振腔的漂移管通道直径变得很细，在Ka波段通道直径通常小于1_，在W波段通道直径通常只有0.5mm、0.3mm甚至更小，此时探针已经无法深入到其中。图1所示的测试方法已经不再适用，需要发展新的测试方法。
【发明内容】
[0004](一 )要解决的技术问题
[0005]鉴于上述技术问题，本发明提供了一种测试速调管中间腔频谱特性的装置及系统，以保证在小漂移通道的情况下，能够获取速调管中间腔的频谱特性。
[0006]( 二 )技术方案
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种测试速调管中间腔频谱特性的装置。该装置包括:激励端匹配模具40，其中央位置开设与被测试速调管中间腔50的漂移通道相对准的测试通孔；接收端匹配模具60，其中央位置开设与被测试速调管中间腔50的漂移通道相对准的测试通孔，被测试速调管中间腔50固定于激励端匹配模具40和接收端匹配模具60之间；源探针30，通过激励端匹配模具40中央位置的测试通孔插入被测试速调管中间腔50的漂移通道内；以及接收探针70，通过接收端匹配模具60中央位置的测试通孔插入被测试速调管中间腔50的漂移通道内。
[0008]根据本发明的另一个方面，还提供了一种测试速调管中间腔频谱特性的系统。该系统包括:上述的装置；扫描信号源10，用于产生扫频信号；环流器20，其前端连接至扫描信号源10，其后端连接至伸入被测试速调管中间腔50内的源探针30，用于吸收返波，其中，由环流器20处理后的信号通过源探针30进入待测试的速调管中间腔内；在谐振腔中激励起来的信号由接收探针40导出；检波器80，其前端连接至伸入被测试速调管中间腔50的接收探针70，其后端连接至示波器90，用于对接收探针导出的信号进行检波；以及示波器90，用于显示谐振腔的功率-频率特性。
[0009](三)有益效果
[0010]从上述技术方案可以看出，本发明测试速调管中间腔频谱特性的装置及系统具有以下有益效果:
[0011](I)设置激励端匹配模具和接收端匹配模具，将被测试速调管中间腔固定后进行测试，保证了测试的稳定性，并且源探针和接收探针可以顺利地进入被测试速调管中间腔内；
[0012](2)去掉测试探针的外导体，只把探针的内芯插入到中间腔，满足小漂移通道的测试要求，同时，探针内芯外套设绝缘介质套筒，避免探针与被测腔体内壁接触发生短路，保证了测试的安全性；
[0013](3)在激励端和接收端分别设计匹配模具，两匹配模具将被测试速调管中间腔夹在中间，源探针通过激励端模具进入被测试速调管中间腔内，接收探针通过接收端模具从被测试速调管中间腔内引出，保证了测试的稳定性和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为现有技术探针法测量谐振腔特性的示意图；
[0015]图2为根据本发明实施例测试速调管中间腔频谱特性的装置的结构示意图；
[0016]图3为图2所示装置中源探针的示意图；
[0017]图4A和图4B分别为图1所示装置中激励端匹配模具的正视图和剖视图；
[0018]图5为根据本发明实施例测试速调管中间腔频谱特性的系统的结构示意图。
[0019]【主要元件】
[0020]10-扫描信号源
[0021]20-环流器
[0022]30-源探针
[0023]31-接头；32-外导体
[0024]33-绝缘层；34-绝缘介质套筒；
[0025]35-探针内芯；
[0026]40-激励端匹配模具；
[0027]41-螺孔；42-凹入状台阶；
[0028]44-通孔外侧段；43-通孔内侧段；
[0029]50-速调管中间腔；
[0030]60-接收端匹配模具；
[0031]70-接收探针；
[0032]80-检波器；
[0033]90-示波器。
【具体实施方式】
[0034]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属【技术领域】中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。
[0035]本发明采用去掉双探针外导体的双端口测量方法，测试获得速调管中间腔的高频特性。
[0036]在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种测试速调管中间腔频谱特性的装置。图2为根据本发明实施例测试速调管中间腔频谱特性的装置的结构示意图。如图2所示，本实施例测试速调管中间腔频谱特性的装置包括:激励端匹配模具40，其中央位置开设与被测试速调管中间腔50的漂移通道相对准的测试通孔；接收端匹配模具60，其中央位置开设与被测试速调管中间腔50的漂移通道相对准的测试通孔，被测试速调管中间腔50固定于激励端匹配模具40和接收端匹配模具60之间；源探针30，通过激励端匹配模具40中央位置的测试通孔插入被测试速调管中间腔50的漂移通道内；接收探针70，通过接收端匹配模具60中央位置的测试通孔插入被测试速调管中间腔50的漂移通道内。
[0037]以下分别对本实施例测试速调管中间腔频谱特性的装置的各个组成部分进行详细说明。
[0038]本实施例中，源探针30和接收探针70大体相同，均为对普通探针进行改进后做成的改进型探针。图3为图2所示装置中源探针的示意图。如图3所示，改进型探针的前端为金属探测部分，即普通探针剥掉外导体和绝缘层。金属探测部分的长度要确保可以插入到被测腔体的中间腔处。此外，该金属探测部分的外侧套有绝缘介质套筒34，防止探针和被测腔体发生接触，造成短路。该绝缘介质套筒34可以采用热缩管。
[0039]如图3所示,该源探针30包括:接头31和探针本体。其中，在探针本体的开始段，探针内芯的外围自内而外包裹有绝缘层33和外导体32。在除开始段之外的探针本体前端，即金属探测部分，绝缘层和外导体均被剥离，只剩中间部分的探针内芯35，并且在该探针内芯35的外侧包裹绝缘介质套筒34，防止探针内芯35与被测试速调管中间腔的腔壁直接接触造成短路。并且，该金属探测部分还可以由具有一定刚性并且导电性能良好的金属细丝代替，并且，该金属细丝需要焊接在探针本体开始段的探针内芯上。
[0040]在实际测试过程中，探针本体的开始段并不进入速调管中间腔，而只是探针本体前端的探针内芯及外面套设的一层绝缘介质套筒进入速调管中间腔，从而满足了小直径漂移通道的要求。
[0041]本实施例中，激励端匹配模具40和接收端匹配模具60形状左右对称，以下仅以其中之一为例进行详细说明。本领域技术人员应当清楚，激励端匹配模具和接收端匹配模具并不一定完全相同，本发明并不以此为限。
[0042]图4A和图4B分别为图1所示装置中激励端匹配模具的正视图和剖视图。如图4A和图4B所示，激励端匹配模具40呈圆盘形，在其外围均匀分布6个螺孔41。同样，接收端匹配模具60同样呈圆盘形，在其外围对应分布着6个螺孔。
[0043]在实际测试过程中，激励端匹配模具40和接收端匹配模具60将被测试速调管中间腔50夹在中间。6个螺杆分别穿过激励端匹配模具40和接收端匹配模具60的螺孔，并拧上螺母，从而将激励端匹配模具40、被测腔体50和输出端匹配模具60固定起来。
[0044]如图4B所示，在激励端匹配模具40的内侧开设与被测试速调管中间腔50激励端外部形状匹配的凹入状台阶42。同样，接收端匹配模具60的内侧开设与被测试速调管中间腔接收端外部形状匹配的凹入状台阶。需要说明的是，该凹入状台阶的形状与被测试速调管中间腔的形状有关，其可以是圆形槽，也可以是方形槽。
[0045]在测试过程中，被测试速调管中间腔被激励端匹配模具和接收端匹配模具夹在中间，其两端分别进入激励端匹配模具的凹入状台阶和接收端匹配模具的凹入状台阶内。两侧的凹入状台阶对被测试速调管中间腔起到定位作用，保证激励端匹配模具40中央位置的测试通孔、被测试速调管中间腔50的漂移通道、接收端匹配模具60中央位置的测试通孔的同轴。
[0046]请参照图2所示，激励端匹配模具40和接收端匹配模具60中央位置的测试通孔分为两段-外侧段44和内侧段43。外侧段44的直径与所用探针的探针本体开始段的直径相同或略大(约大0.5 mm?2 mm),即与包含探针内芯35、绝缘层33和外导体34的探针本体开始段的外导体直径相同或略大。内侧段的直径逐渐减小，其在最内侧的直径与被测调速管中间腔的漂移通道的直径相同。
[0047]在实际测试过程中，由于外侧段通孔的直径略大于外导体的直径，因此探针可以在匹配模具中央位置的通孔内前后移动，从而实现对不同位置速调管中间腔高频性能的测试。
[0048]在本发明的另一个实施例中，还提供了一种测试速调管中间腔频谱特性的系统。图5为根据本发明实施例测试速调管中间腔频谱特性的系统的结构示意图。如图5所示，本实施例系统除了包含上述实施例中的装置之外，还包括:扫描信号源10，用于产生扫频信号；环流器20，其前端连接至扫描信号源10，其后端连接至伸入被测试速调管中间腔50内的源探针30，用于吸收返波，防止返波对扫描信号源10造成损害，其中，处理后的信号通过源探针30进入待测试的速调管中间腔内；并且在谐振腔中激励起来的信号由接收探针40导出；检波器80，其前端连接至伸入被测试速调管中间腔50的接收探针70，其后端连接至示波器90，用于对接收探针导出的信号进行检波，检波率与信号幅值成平方关系，从而实现对信号的检测；示波器90，用于显示被测试速调管中间腔50的功率-频率特性。
[0049]经由模拟分析和实验测试，采用本实施例的系统，只把探针的内芯插入到中间腔，设计相应的匹配结构，完全可以实现对速调管中间腔高频特性的测量。
[0050]至此，已经结合附图对本发明实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明测试速调管中间腔频谱特性的装置及系统有了清楚的认识。
[0051]此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如:
[0052](I)激励端匹配模具和接收端匹配模具外围的螺孔大于2个，只要能将中间的被测试速调管中间腔夹住即可，通常可以设置4、6或8个；
[0053](2)探针内芯的绝缘套筒也可以采用刷绝缘漆或者烧制氧化铝粉的方法来代替。
[0054]综上所述，本发明测试速调管中间腔频谱特性的装置及系统去掉测试探针的外导体，只把探针的内芯插入到中间腔，满足小漂移通道的测试要求，同时，在激励端和接收端分别设计匹配模具，两匹配模具将被测试速调管中间腔夹在中间，源探针通过激励端模具进入被测试速调管中间腔内，接收探针通过接收端模具从被测试速调管中间腔内引出，保证了测试的稳定性和可靠性。
[0055]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种测试速调管中间腔频谱特性的装置，其特征在于，包括: 激励端匹配模具(40)，其中央位置开设与被测试速调管中间腔(50)的漂移通道相对准的测试通孔； 接收端匹配模具(60)，其中央位置开设与被测试速调管中间腔(50)的漂移通道相对准的测试通孔，被测试速调管中间腔(50)固定于所述激励端匹配模具(40)和接收端匹配模具(60)之间； 源探针(30)，其前端通过激励端匹配模具(40)中央位置的测试通孔插入被测试速调管中间腔(50)的漂移通道内；以及 接收探针(70)，其前端通过接收端匹配模具￠0)中央位置的测试通孔插入被测试速调管中间腔(50)的漂移通道内。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述源探针(30)和接收探针(70)的前端为金属探测部分，该金属探测部分的直径小于被测试速调管中间腔(50)的直径，其外侧具有绝缘材料。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述金属探测部分外侧的绝缘材料为:绝缘介质套筒(34)、绝缘漆，或烧制的氧化铝粉。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述源探针(30)和接收探针(70)均包括: 接头(31)； 探针本体，包括:所述金属探测部分，以及位于该金属探测部分末端的探针本体开始段，在该探针本体开始段，探针内芯的外围包裹有绝缘层(33)和外导体(22)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述金属探测部分为: 焊接于探针内芯的金属细丝；或 由与探针本体开始段相同的部件去除外围的绝缘层和外导体，仅保留中间的探针内芯而形成的部件。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激励端匹配模具(40)和接收端匹配模具￠0)中央位置的测试通孔均分为两段-外侧段(44)和内侧段(43)； 其中，外侧段(44)的直径与探针本体开始段的直径相同或略大，内侧段的直径逐渐减小，其在最内侧的直径与被测调速管中间腔的漂移通道的直径相同。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述激励端匹配模具(40)和接收端匹配模具￠0)均呈圆盘形，在其外围均匀布置若干个螺孔，两者通过螺接将中间的被测试速调管中间腔(50)固定。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述激励端匹配模具(40)和接收端匹配模具(60)上螺孔的数目为6。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述激励端匹配模具(40)和接收端匹配模具￠0)的内侧开设与被测试速调管中间腔(50)相应部分形状匹配的凹入状台阶(42)； 在测试过程中，被测试速调管中间腔(50)被激励端匹配模具(40)和接收端匹配模具(60)夹在中间，其两端分别进入激励端匹配模具的凹入状台阶和接收端匹配模具的凹入状台阶内，从而实现定位。
10.一种包括权利要求1至6中任一项所述装置的测试速调管中间腔频谱特性的系统，其特征在于，还包括: 扫描信号源(10)，用于产生扫频信号； 环流器(20)，其前端连接至扫描信号源(10)，其后端连接至伸入被测试速调管中间腔(50)内的源探针(30)，用于吸收返波，其中，由环流器(20)处理后的信号通过源探针(30)进入待测试的速调管中间腔内；在谐振腔中激励起来的信号由接收探针(40)导出； 检波器(80)，其前端连接至伸入被测试速调管中间腔(50)的接收探针(70)，其后端连接至示波器(90)，用于对接收探针导出的信号进行检波；以及 示波器90，用于显示被测试速调管中间腔(50)的功率-频率特性。
【文档编号】G01R23/00GK104181387SQ201410441667
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】王树忠, 阮存军, 张长青, 杨修东 申请人:中国科学院电子学研究所