一种s波段高峰值功率速调管双臂输出装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电真空器件技术领域，尤其是微波电真空器件中一种S波段高峰值功率速调管双臂输出装置。
【背景技术】
[0002]在众多的微波电真空器件中，速调管是其中的一种，速调管属于在真空状态下，利用带电粒子在电极间的运动过程实现微波信号的振荡或放大的一种电子器件。普通速调管具有高功率，高增益和高效率等特点，随着速调管峰值功率的提高，在输出谐振腔中，间隙的高频电场也随之增加，间隙的高频击穿成为限制速调管峰值功率的主要因素。在高峰值功率速调管中，输出窗的击穿和损坏是影响速调管可靠性、稳定性和寿命的重要因素。实验表明，高功率输出窗的损坏类型有三种:1)介电故障导致陶瓷窗片穿孔，当窗片表面电场强度超过材料的介电强度时引起打火；2)窗片过热导致窗片炸裂，由于窗片的热损耗造成不同部位的温度差，从而产生热应力，当热应力大于陶瓷材料的抗弯强度时，造成窗片炸裂；3)窗片和窗框焊接处的热应力引起输出窗漏气。
[0003]本发明考虑到输出峰值功率大,采用了双臂输出回路,从而大大降低了峰值功率对输出窗的功率容量，使得双臂输出装置具有更高的功率容量，工作可靠性以及稳定性更闻。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种S波段高峰值功率速调管双臂输出装置，本发明简单易行，且本发明的双臂输出装置在同样功率电平输出的条件下，相对于其它传统单臂输出腔，其工作频带内的工作可靠性和稳定性更高。
[0005]为实现上述目的，本发明提出一种S波段高峰值功率速调管双臂输出装置的设计，该设计包括:1)输出腔的高频参数设计，其中，输出腔采用的是重入式圆柱谐振腔；2)耦合输出装置的设计，另外，盒型输出窗的圆波导与矩形波导BJ26的模式变换设计满足频带内的传输特性，从而能够确定圆波导的半径的尺寸。
[0006]本发明提出的一种S波段高峰值功率速调管双臂输出装置包括:输出腔和双臂波导装置，其中:
[0007]所述双臂波导装置包括两个相同的单臂波导装置，这两个单臂波导装置分别与所述输出腔对称连接；
[0008]每个单臂波导装置包括依次从下至上连接的弯波导一、直波导一、弯波导二组件、输出窗组件和直波导二组件。
[0009]在本发明中，电子注经过群聚谐振腔的电流密度调制，获得了调制深度很高的高频电流，在经过输出腔间隙时，电子注与间隙的高频场发生注波互作用，其产生的高频能量从耦合输出装置输出。本发明简单易行，且本发明的双臂输出装置在同样功率电平输出的条件下，相对于其它传统单臂输出腔，其工作频带内的工作可靠性和稳定性更高。
【附图说明】
[0010]图1A是本发明双臂输出装置的侧面示意图；
[0011]图1B是本发明双臂输出装置的剖面示意图；
[0012]图2A是本发明输出腔的立体结构示意图；
[0013]图2B是本发明输出腔的剖面示意图；
[0014]图3A是本发明弯波导一的立体结构示意图；
[0015]图3B是本发明弯波导一的剖面示意图；
[0016]图3C是本发明弯波导二组件的立体结构示意图；
[0017]图3D是本发明弯波导二组件的剖面示意图；
[0018]图4A是本发明直波导一的立体结构示意图；
[0019]图4B是本发明直波导一的剖面示意图；
[0020]图5A是本发明输出窗组件的立体结构示意图；
[0021]图5B是本发明输出窗组件的剖面示意图；
[0022]图6A是本发明盒型输出窗组件电场分布示意图；
[0023]图6B是本发明盒型输出窗组件磁场分布示意图；
[0024]图7A是本发明直波导二组件的立体结构示意图；
[0025]图7B是本发明直波导二组件的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0026]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。
[0027]利用高频电子注在谐振腔的间隙感应的高频电场和电子注发生注波互作用，从而产生了能量交换，随着功率容量的增加，不但要考虑谐振腔间隙的耐压问题，同时也要考虑输出窗的功率容量问题，基于这两种考虑，本发明提出一种提高输出功率容量的S波段高峰值功率速调管双臂输出装置，该输出装置的结构是通过电性能设计、工程设计、机械加工、钎焊和陶瓷封接工艺等过程实现的，其输出工作模式是TEltl矩形波导模。
[0028]图1是本发明双臂输出装置的结构示意图，其中，图1A是本发明双臂输出装置的侧面示意图，图1B是本发明双臂输出装置的剖面示意图，如图1所示，所述S波段高峰值速调管双臂输出装置包括输出腔I和双臂波导装置，所述双臂波导装置包括两个相同的单臂波导装置，这两个单臂波导装置分别与所述输出腔I对称连接，形成双臂波导输出结构，每个单臂波导装置包括依次从下至上连接的弯波导一 2、直波导一 3、弯波导二组件4、输出窗组件5和直波导二组件6，其中:
[0029]所述输出腔I位于该双臂输出装置的最下端，其结构如图2所示，其中，图2A为所述输出腔的立体结构示意图，图2B为所述输出腔的剖面示意图，所述输出腔I的侧面腔壁上开有两个对称的耦合孔，分别与对称安装的弯波导一 2连接，所述耦合孔在其连接口处开有焊料槽，以保证所述输出腔I与所述弯波导一 2紧密焊接，所述输出腔I用于从电子注提取高峰值功率的微波，并通过侧面腔壁上的耦合孔传送到相应的弯波导一 2 ；
[0030]其中，所述输出腔I工作在S波段，其工作电压和电流分别为420kV和520A，所述输出腔I高频参数的设计包括:a)谐振腔的谐振频率、特性阻抗R/Q、间隙耦合系数M和外加载品质因数Q的设计；b)间隙渡越角的选择(即连接口的大小)，其中，利用PIC软件可以设计输出腔I的谐振频率，所述输出腔I为重入式圆柱形谐振腔，保持谐振频率基本不变时，调节腔直径、腔高、漂移管的内外直径和间隙