专利名称：一种宽带行波管慢波系统及其制作方法
技术领域：
本发明属于微波真空电子器件领域，具体涉及一种宽带行波管慢波系统及其制作 方法。
背景技术：
现代军事技术的发展日新月异，武器系统电子装备对宽频带大功率发射器件也提 出了越来越高的要求。螺旋线行波管是目前唯一能满足宽频带电子对抗发射机性能要求的 微波功率器件，它具有大功率、高效率、高增益、宽频带和长寿命等特点，广泛地应用于各国 国防重点工程之中，被誉为武器装备的“心脏”。由于我国基础工作比较落后，以及种种现实 条件因素的限制，我国螺旋线行波管生产水平与世界先进水平仍存在一定的差距。而由于 行波管的工作频带由其慢波系统所决定，研制宽频带行波管是研制先进的电子对抗发射机 迫切需要解决的关键问题，也是提高电子装备整体性能的根本。目前研制频带行波管主要 依靠金属加载的形式使慢波系统内的色散特性平缓，但是金属加载组件的加工很复杂且成 本过高，加工金属加载组件需要一台价格昂贵的机加工设备，且加工出零件的合格率低，导 致成本过高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宽频带行波管慢波系统及其制作方法，具体提供一种 频带为7-17GHZ的螺旋线行波管慢波系统。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为所述的这种宽频带行波管慢波系统由管壳、夹持杆和螺旋线组成。所述夹持杆以管壳中心为对称中心设于管壳内部，所述夹持杆外侧与所述管壳内 表面连接，所述螺旋线设于所述夹持杆内侧并与相邻的夹持杆连接。所述的夹持杆外侧与管壳内表面过盈配合。所述螺旋线为两部分，分别为输出螺旋线和输入螺旋线。所述夹持杆为两部分，分别为输出夹持杆和输入夹持杆。所述夹持杆为三个。所述管壳为两部分，分别为输出管壳和输入管壳。所述输出螺旋线连接在输出夹持杆上，所述输入螺旋线连接在输入夹持杆上。连接有输出螺旋线的输出夹持杆设于所述输出管壳内部。连接有输入螺旋线的输入夹持杆设于所述输入管壳内部。所述的这种宽频带行波管慢波系统的制作方法，包括以下步骤步骤一制作管壳；选取管材，对管材旋压加工，保证真空气密性；加工后管壳的 内径公差为+0. 01mm，管壳的外径公差为-0. 012mm，管壳内外径同心度为0. Olmm,内外表面的光洁度均为-，加工后的管壳分为两种，分别为输出管壳和输入管壳；
步骤二 选取夹持杆；圆形，直径公差为-0. 021mm，夹持杆外表面的光洁度为# . 夹持杆分为输出夹持杆和输入夹持杆；步骤三制造螺旋线；选取带材及芯杆，在芯杆上绕制带材定型后，对其外径进行 磨削加工制成螺旋线，螺旋线分为输出螺旋线和输入螺旋线螺；螺旋线绕制的节距分为第 一节距、第二节距、第三节距三种，输入螺旋线长度为Lmm，主节距为第一节距及第二节距， 其中第二节距的长度为Llmm，在第二节距之前有L2mm长的第一跳变节距；输出螺旋线长度 为L' mm，主节距为第二节距及第三节距，其中第三节距的长度为Ll' mm，在第三节距之前 有L2' mm长的第二跳变节距；螺旋线的内径公差为+0. 012mm，外径公差为-0. Olmm ；步骤四在步骤二所选得的夹持杆上制造吸收器，采取热解法在夹持杆上蒸镀制 得吸收器；在输入夹持杆上蒸镀两段吸收器，第一段吸收器长度为LOmm，第一段吸收器中 阻值为0. 2千欧的为LO' mm，其他部分电阻值为0. 2千欧到100千欧平滑过渡；第二段吸 收器长度为LOOmm，第二段吸收器阻值为0. 2千欧的为LOO' mm，其他部分电阻值为0. 2千 欧到100千欧平滑过渡；在输出夹持杆上蒸镀吸收器长度为LOOOmm，吸收器中阻值为0. 2 千欧的为L000' mm，其他部分电阻值为0. 2千欧到100千欧平滑过渡；步骤五组装输入及输出慢波系统；选取步骤一制得的管壳、步骤四制得的夹持 杆和步骤三制得的螺旋线进行组装，保证螺旋线的外径加两倍的夹持杆的直径比管壳的内 径大0. 02-0. 03mm ；将管壳装入冷弹压夹具上，使管壳变形0. 03-0. 05mm,将螺旋线和夹持 杆装入到夹具上连接在一起后整体放入到管壳内，松开冷弹压夹具，螺旋线和夹持杆对管 壳的过盈量为0. 02-0. 03mm ；步骤六对步骤五组装好的输入及输出慢波系统进行焊接，保证真空气密性；步骤七测试；对步骤六的输入及输出慢波系统进行加电测试行波管输出功率和增 ο本发明的优点在于本发明可以使慢波系统的工作频带范围增加50-150%，可以 使工作频带达到2. 4个倍频程。当所述慢波系统的工作电压为6. 3kV，工作电流为180m第 一节距时，可以使全频带功率大于90W，电子效率最小为8%，增益达到40d第二节距。所述 的这种宽带行波管慢波系统制作的行波管能适用到电子对抗中。本发明将大大扩宽行波管 的应用范围。
下面对本发明说明书附图表达的内容及图中的标记作简要说明图1为所述的宽频带行波管慢波系统的截面示意图；图2为实施例1中所述螺旋线示意图；图3为图2的截面图；图4为实施例1中所述螺旋线节距示意图；图5为实施例1中步骤四中所述夹持杆示意图；图6为实施例1中所述管壳示意图；上述图中的标记均为1、夹持杆，2、螺旋线，3、管壳。
具体实施例方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式
如所涉及的各构 件的相互位置及连接关系、各部分的制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以 帮助本领域技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。实施例1如图1所示，所述的宽频带行波管慢波系统由管壳3、夹持杆1和螺旋线2组成。所述夹持杆1以管壳3中心为对称中心设于管壳3内部，所述夹持杆1外侧与所 述管壳3内表面连接，所述螺旋线2设于所述夹持杆1内侧并与相邻的夹持杆1连接。所述的夹持杆1外侧与管壳3内表面过盈配合。所述夹持杆1为圆柱形，所述的管壳3为圆筒形。所述螺旋线2为两部分，分别为输出螺旋线和输入螺旋线。所述夹持杆1为两部分，分别为输出夹持杆和输入夹持杆。所述夹持杆1为三个。所述管壳3为两部分，分别为输出管壳和输入管壳。所述输出螺旋线连接在输出夹持杆上，所述输入螺旋线连接在输入夹持杆上。连接有输出螺旋线的输出夹持杆设于所述输出管壳内部。连接有输入螺旋线的输入夹持杆设于所述输入管壳内部。所述的这种宽频带行波管慢波系统的制作方法，包括以下步骤步骤一制作管壳；选取无磁不锈钢1第三节距rl8Ni9Ti管材，对管材旋压加工， 保证真空气密性；加工后管壳的内径为Φ 3. 81mm，公差为+0. 01mm，管壳的外径为Φ4. 5mm,公差为-O. 012mm，管壳内外径同心度为0. Olmm,内外表面的光洁度均为#，加工后的管壳分为两种，分别为输出管壳和输入管壳，输出管壳长度70. Imm和输入管壳长度为105. 1mm；步骤二 选取夹持杆；材料为氧化铍99瓷，圆形，直径为Φ 1. 1mm,公差为-0. 021mm，夹持杆外表面的光洁度为# ;夹持杆分为输出夹持杆和输入夹持杆，输出夹 持杆长度为70mm和输入夹持杆长度为105mm ；步骤三制造螺旋线；选取真空冶炼钼带材及芯杆，带材规格为0. 35X0. 2mm，将 带材在芯杆上绕制定型后，对其外径进行磨削加工而成，螺旋线分为输出螺旋线和输入螺 旋线螺；螺旋线绕制的节距分为0. 83mm、0. 8mm、0. 785mm三种，输入螺旋线长度为105mm，主 节距为0. 83mm、0. 8mm，其中节距0. 8mm的长度为30mm，在0. 8mm节距之前有3mm长的0. 6mm 的跳变节距；输出螺旋线长度为70mm，主节距为0. 8mm、0. 785mm，其中节距0. 785mm的长度 为35mm，在0. 785mm节距之前有3. 6mm长的0. 9mm的跳变节距；螺旋线的内径Φ 1. 35mm,内 径公差为+0. 012mm，外径为Φ1. 67mm，外径公差为-0. Olmm ；步骤四在步骤二所选得的夹持杆上制造吸收器，吸收器材料为碳，采取热解法将 碳蒸镀在夹持杆上制得吸收器；在输入夹持杆上蒸镀两段吸收器，第一段吸收器在41mm处 蒸镀，长度为30mm，30mm吸收器中阻值为0. 2千欧的为5mm，其他部分电阻值为0. 2千欧 到100千欧平滑过渡；第二段吸收器在末端蒸镀，长度为21mm，吸收器阻值为0. 2千欧的 为9mm，其他部分电阻值为0. 2千欧到100千欧平滑过渡；在输出夹持杆起始端蒸镀长度为 21mm的吸收器，其中吸收器阻值为0. 2千欧的为9mm，其他部分电阻值为0. 2千欧到100千欧平滑过渡；步骤五组装输入及输出慢波系统；选取步骤一制得的管壳、步骤四制得的夹持 杆三根和步骤三制得的螺旋线进行组装，保证螺旋线的外径加两倍的夹持杆的直径比管壳 的内径大0. 02-0. 03mm ；将管壳装入冷弹压夹具上，使管壳变形0. 03-0. 05mm，将螺旋线和 夹持杆装入到夹具上连接在一起后整体放入到管壳内，三根夹持杆呈120度排列，松开冷 弹压夹具，螺旋线和夹持杆对管壳的过盈量为0. 02-0. 03mm ；步骤六对步骤五组装好的输入及输出慢波系统各连接部分进行焊接，保证真空 气密性；步骤七测试；对步骤六的输入及输出慢波系统进行加电测试，慢波系统工作电 压为6300V、工作电流为为180m第一节距，测试行波管输出功率和增益。步骤七测试结果如下表所示
权利要求
1.一种宽频带行波管慢波系统，其特征在于由管壳(3)、夹持杆(1)和螺旋线(2)组 成，所述夹持杆(1)以管壳C3)中心为对称中心设于管壳(3)内部，所述夹持杆(1)外侧与 所述管壳⑶内表面连接，所述螺旋线⑵设于所述夹持杆⑴内侧并与相邻的夹持杆⑴ 连接。
2.按照权利要求1所述的宽频带行波管慢波系统，其特征在于所述的夹持杆(1)外 侧与管壳(3)内表面过盈配合，所述螺旋线( 分为输出螺旋线和输入螺旋线，所述夹持杆 (1)分为输出夹持杆和输入夹持杆；所述夹持杆(1)为三个，所述管壳C3)分为输出管壳和 输入管壳，所述输出螺旋线连接在输出夹持杆上，所述输入螺旋线连接在输入夹持杆上，连 接有输出螺旋线的输出夹持杆设于所述输出管壳内部，连接有输入螺旋线的输入夹持杆设 于所述输入管壳内部。
3.—种权利要求1所述的宽频带行波管慢波系统的制作方法，其特征在于包括以下 步骤；步骤一制作管壳；选取管材，对管材旋压加工，保证真空气密性；加工后管壳的内径 公差为+0. 01mm，管壳的外径公差为-0. 012mm，管壳内外径同心度为0. Olmm,内外表面的光洁度均为#，加工后的管壳分为两种，分别为输出管壳和输入管壳；步骤二 选取夹持杆；圆形，直径公差为-0. 021mm，夹持杆外表面的光洁度为# ;夹持杆分为输出夹持杆和输入夹持杆；步骤三制造螺旋线；选取带材及芯杆，在芯杆上绕制带材定型后，对其外径进行磨削 加工制成螺旋线，螺旋线分为输出螺旋线和输入螺旋线螺；螺旋线绕制的节距分为第一节 距、第二节距、第三节距三种，输入螺旋线长度为Lmm，主节距为第一节距及第二节距，其中 第二节距的长度为Llmm，在第二节距之前有L2mm长的第一跳变节距；输出螺旋线长度为 L' mm，主节距为第二节距及第三节距，其中第三节距的长度为Ll' mm，在第三节距之前有 L2' mm长的第二跳变节距；螺旋线的内径公差为+0. 012mm，外径公差为-0. Olmm ；步骤四在步骤二所选得的夹持杆上制造吸收器，采取热解法在夹持杆上蒸镀制得吸 收器；在输入夹持杆上蒸镀两段吸收器，第一段吸收器长度为LOmm，第一段吸收器中阻值 为0. 2千欧的为LO' mm，其他部分电阻值为0. 2千欧到100千欧平滑过渡；第二段吸收器 长度为LOOmm，第二段吸收器阻值为0. 2千欧的为LOO' mm，其他部分电阻值为0. 2千欧到 100千欧平滑过渡；在输出夹持杆上蒸镀吸收器长度为LOOOmm，吸收器中阻值为0. 2千欧的 为L000' mm，其他部分电阻值为0. 2千欧到100千欧平滑过渡；步骤五组装输入及输出慢波系统；选取步骤一制得的管壳、步骤四制得的夹持杆和 步骤三制得的螺旋线进行组装，保证螺旋线的外径加两倍的夹持杆的直径比管壳的内径大 0. 02-0. 03mm ；将管壳装入冷弹压夹具上，使管壳变形0. 03-0. 05mm,将螺旋线和夹持杆装 入到夹具上连接在一起后整体放入到管壳内，松开冷弹压夹具，螺旋线和夹持杆对管壳的 过盈量为0. 02-0. 03mm ；步骤六对步骤五组装好的输入及输出慢波系统进行焊接，保证真空气密性； 步骤七测试；对步骤六的输入及输出慢波系统进行加电测试行波管输出功率和增益。
4.按照权利要求3所述的宽频带行波管慢波系统的制作方法，其特征在于包括以下步骤；步骤一制作管壳；选取无磁不锈钢1第三节距rl8Ni9Ti管材，对管材旋压加工，保证 真空气密性；加工后管壳的内径Φ3. 81mm，公差为+0.01mm，管壳的外径为Φ4. 5mm，公差为-0. 012mm,管壳内外径同心度为0. Olmm,内外表面的光洁度均为@，加工后的管壳分为两种，分别为输出管壳和输入管壳，输出管壳长度70. Imm和输入管壳长度为105. 1mm； 步骤二 选取夹持杆；材料为氧化铍99瓷，圆形，直径为Φ 1. 1mm,公差为-0. 021mm，夹持杆外表面的光洁度为# ;夹持杆分为输出夹持杆和输入夹持杆，输出夹持杆长度为70mm和输入夹持杆长度为105mm ；步骤三制造螺旋线；选取真空冶炼钼带材及芯杆，带材规格为0. 35X0. 2mm，将带材 在芯杆上绕制定型后，对其外径进行磨削加工而成，螺旋线分为输出螺旋线和输入螺旋线 螺；螺旋线绕制的节距分为0. 83mm、0. 8mm、0. 785mm三种，输入螺旋线长度为105mm，主节距 为0. 83mm、0. 8mm，其中节距0. 8mm的长度为30mm，在0. 8mm节距之前有3mm长的0. 6mm的 跳变节距；输出螺旋线长度为70mm，主节距为0. 8mm、0. 785mm，其中节距0. 785mm的长度为 35mm,在0. 785mm节距之前有3. 6mm长的0. 9mm的跳变节距；螺旋线的内径Φ 1. 35mm,内径 公差为+0. 012mm,外径为Φ 1. 67mm,外径公差为-0. Olmm ；步骤四在步骤二所选得的夹持杆上制造吸收器，吸收器材料为碳，采取热解法将碳 蒸镀在夹持杆上制得吸收器；在输入夹持杆上蒸镀两段吸收器，第一段吸收器在41mm处蒸 镀，长度为30mm，30mm吸收器中阻值为0. 2千欧的为5mm，其他部分电阻值为0. 2千欧到100 千欧平滑过渡；第二段吸收器在末端蒸镀，长度为21mm，吸收器阻值为0. 2千欧的为9mm，其 他部分电阻值为0. 2千欧到100千欧平滑过渡；在输出夹持杆起始端蒸镀长度为21mm的吸 收器，其中吸收器阻值为0. 2千欧的为9mm，其他部分电阻值为0. 2千欧到100千欧平滑过 渡；步骤五组装输入及输出慢波系统；选取步骤一制得的管壳、步骤四制得的夹持杆三 根和步骤三制得的螺旋线进行组装，保证螺旋线的外径加两倍的夹持杆的直径比管壳的内 径大0. 02-0. 03mm ；将管壳装入冷弹压夹具上，使管壳变形0. 03-0. 05mm,将螺旋线和夹持 杆装入到夹具上连接在一起后整体放入到管壳内，三根夹持杆呈120度排列，松开冷弹压 夹具，螺旋线和夹持杆对管壳的过盈量为0. 02-0. 03mm ；步骤六对步骤五组装好的输入及输出慢波系统各连接部分进行焊接，保证真空气密性；步骤七测试；对步骤六的输入及输出慢波系统进行加电测试，慢波系统工作电压为 6300V、工作电流为为180m第一节距，测试行波管输出功率和增益。
全文摘要
本发明公开了一种宽频带行波管慢波系统及其制作方法，所述的宽频带行波管慢波系统，由管壳(3)、夹持杆(1)和螺旋线(2)组成，所述夹持杆(1)对称的设于管壳(3)内部，所述夹持杆(1)外侧与所述管壳(3)内表面连接，所述螺旋线(2)设于所述夹持杆(1)内侧并与相邻的夹持杆(1)连接。所述的制作方法，包括制作管壳(3)的步骤、制作夹持杆(1)的步骤、制作螺旋线(2)的步骤、组装及检测步骤。本发明可使慢波系统的工作频带范围增加50-150％，可以使工作频带达到2.4个倍频程。所述的这种宽带行波管慢波系统制作的行波管特别适用到电子对抗中。本发明将极大扩宽行波管的应用范围。
文档编号H01J25/34GK102054645SQ20101058260
公开日2011年5月11日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者吴华夏, 周秋俊, 张文丙, 朱刚, 王鹏康, 董晨, 贺兆昌 申请人:安徽华东光电技术研究所