一种具有小型一体化冷却结构的速调管的制作方法

本发明涉及微波电子学技术领域，更具体地，涉及一种具有小型一体化冷却结构的速调管。

背景技术：

大功率速调管在雷达、加速器、医疗器械等微波电子系统领域具有广泛应用。脉冲峰值功率达到几兆瓦的大功率速调管，其所加电压需要到几十千伏，甚至上百千伏。如果电子枪的耐压不够，经常打火，会直接影响速调管的稳定性和寿命。同时大功率速调管在正常工作时，聚焦系统和收集极都会产生大量的热量。如果产生的热量不能及时散去，局部温度会逐渐升高，当温度升高到一定程度，管内零件会被烧坏，导致速调管失效。因此大功率速调管的电子枪耐压以及整管的散热都是速调管设计的关键因素。

现有技术中，大多数大功率速调管多采用将电子枪浸泡在油箱里来提高其耐压性能。聚焦系统则选择集成的线包，体积大且重量达上百公斤。线包和收集极还需要单独的冷却水来进行散热。这种系统体积大，重量重，冷却系统复杂，且电子枪浸泡在油箱中，不易移动的速调管，其应用场所受到了很大的限制。

因此需要提供一种易移动、小型化且具有一体化冷却结构的速调管。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有小型一体化冷却结构的速调管，且该速调管易装卸移动。为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种具有小型一体化冷却结构的速调管，包括：

高频段；

套置在高频段外周的线包骨架，所述线包骨架包括空心线包骨架和实心线包骨架；所述空心线包骨架的内壁与高频段外壁之间形成有冷却液通道，所述实心线包骨架的内壁与所述高频段外壁之间紧密贴合；所述空心线包骨架和实心线包骨架交替排列；

所述线包骨架外壁结合固定有线包，所述结合固定在空心线包骨架外壁的线包外部套置有线圈密封环；

所述线圈密封环外部套置有磁屏筒，所述线圈密封环与所述磁屏筒密封结合；其中

高频段与磁屏筒之间的第一空腔内形成有沿高频段轴向的s型冷却液通道。

优选地，所述高频段包括有第一端部和第二端部；所述第一端部附近沿径向方向上气密结合有输入窗，所述第二端部附近沿径向方向上气密结合有输出波导。

优选地，所述输出波导远离第二端部的一端气密结合有输出窗。

优选地，所述第一端部沿轴向方向上通过输入磁屏气密结合有电子枪。

优选地，所述电子枪外部罩有电子枪筒，所述电子枪筒与电子枪之间的第二空腔与所述高频段与磁屏筒之间的第一空腔相通。

优选地，所述第二端部沿轴向方向上通过输出磁屏气密结合有收集极。

优选地，所述收集极外部罩有收集极筒，所述收集极筒与收集极之间的第三空腔与所述高频段与磁屏筒之间的第一空腔相通。

优选地，所述电子枪筒上开设有冷却液入口，所述收集极筒上开设有冷却液出口。

优选地，所述线包骨架外壁上形成有凹槽，所述线包骨架通过凹槽与所述线包固定结合。

优选地，所述线圈密封环的外壁上形成有凹槽，所述凹槽内放置有橡胶密封圈，所述线圈密封环通过橡胶密封圈与磁屏筒密封结合。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的速调管具有一体化的冷却装置，且该冷却装置代替了油箱，实现了速调管的小型化。根据本发明的速调管，其高频段和磁屏筒的空腔内形成有s型的冷却液通道，可同时充分冷却高频段和线包。该s型的冷却液通道为单向循环，在增加冷却液流程长度的同时，保证了冷却液的单向畅通循环，避免因循环不畅通导致的局部温度过高现象。进一步，通过在高频段两端的电子枪和收集极外分别罩置电子枪筒和收集极筒，冷却液到达该电子枪筒和收集极筒，可以使冷却液在整个速调管外循环，实现了电子枪、高频段、线包和收集极的同步冷却，形成一体化的冷却结构，有利于速调管的小型化。根据本发明的速调管，罩在电子枪外且充满了冷却液的电子枪筒可起到油箱的作用，在冷却电子枪的同时提高了耐压性，在方便速调管装卸的同时进一步简化了其结构。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明提供的具有小型一体化冷却结构的速调管结构。

具体实施方式

本发明提供一种具有小型一体化冷却结构的速调管，如附图所示，包括：

高频段1；

套置在高频段1外周的线包骨架，所述线包骨架包括空心线包骨架121和实心线包骨架122；所述空心线包骨架121的内壁与高频段1外壁之间形成冷却液通道，所述实心线包骨架122的内壁与所述高频段1外壁之间紧密贴合；所述空心线包骨架121和实心线包骨架122交替排列；

所述线包骨架外壁结合固定有线包13，所述结合固定在空心线包骨架121外壁的线包13外部套置有线圈密封环14；

所述线圈密封环14外部套置有磁屏筒15，所述线圈密封环14与所述磁屏筒15密封结合；其中

高频段1与磁屏筒15之间的第一空腔19内形成有沿高频段1轴向的s型冷却液通道。

需要说明的是，在高频段1和磁屏筒15之间的空腔内，沿径向方向上，依次有线包骨架、线包13和线圈密封环14，线包骨架包括有空心线包骨架121和实心线包骨架122，通过设置其排列关系，最终形成了s型的冷却液通道。s型冷却液通道包括有：空心线包骨架121内壁和高频段1外壁之间形成的第一冷却液通道181，相邻线圈之间的第二冷却液通道182，实心线包骨架122外固定的线包13和磁屏筒15之间形成的第三冷却液通道183。第一冷却液通道181和第三冷却液通道183通过第二冷却液通道182相连通。

该s型冷却液通道大大增加了冷却液在高频段1和磁屏筒15之间空腔内的流程，冷却液在流通过程中与高频段1外壁以及线包13都有充分的接触，整个线包13都浸泡在冷却液中。冷却液经过第一冷却液通道181时可以不断将高频段1产生的热量带走，在流经第二和第三冷却液通道183时则可以将线包13产生的热量带走。此外，冷却液在整个流通过程中是单向的，不存在分路的情况，因此整个冷却液通道都会充满不断流通的冷却液，确保整个高频段1和线包的每一部分都可以得到充分的冷却。相反的，若冷却液通道存在多个分路，则有可能存在通道分路压力分布不均匀的情况，冷却液在流通过程中，更偏向于选择压力大的分路，导致不同分路中冷却液的流通量和流通速率分布不均，进而导致高频段1和线包13的局部高温。

在本发明的具体实施方式中，磁屏筒15将整个高频段1和所有线包13包裹住，可以有效的将线包产生的磁场屏蔽，使磁场不向管体外部发散，可以增加高频段1的安全性且能提高线包磁场的使用效率；此外，线包13通过线包骨架固定在高频段1外周，因每个线包都是独立的，确定了线包骨架的位置，也就确定了每组线包13的所在位置，在设置过程中，能够避开输入窗16、氩弧焊翻边等影响线包绕制的零部件。

在具体的实施方式中，高频段1包括有第一端部111和第二端部112；所述第一端部111附近沿径向方向上气密结合有输入窗16，所述第二端部112附近沿径向方向上气密结合有输出波导171，输出波导171远离第二端部112的一端气密结合有输出窗172。速调管还包括有与第一端部111沿轴向方向上通过输入磁屏22气密结合的电子枪2，以及与第二端部112沿轴向方向上通过输出磁屏32气密结合有收集极3。在电子枪2外部罩有电子枪筒21，在收集极3外部罩有收集极筒31，且电子枪筒21与电子枪2之间的第二空腔23、所述高频段1与磁屏筒15之间的第一空腔19以及收集极筒31与收集极3之间的第三空腔33都相通。

速调管高频段1包括有输入腔、谐振腔以及输出腔。在大功率速调管的工作过程中，电子枪2在几十千伏甚至上百千伏的电压下产生电子注，电子注首先进入输入腔隙缝，依次经过谐振腔隙缝和输出腔隙缝，最终打在收集级上。能量耦合器将微波信号经输入窗16送至输入腔，微波信号在谐振腔隙缝外形成微波信号电压，电子注受到微波场的速度调制后，在无场漂移管中发生群聚，完成电子注密度调制。经密度调制的电子注与输出腔隙缝的微波场进行能量交换，电子把能量交给微波场，微波场能量经输出波导171传输至输出窗172，完成放大或振荡的功能后，电子注最后打在收集级3，剩余动能转化为热能。在速调管的工作过程中，电子枪2加电压产生电子注，高频段1中电子注群聚、密度调制以及与微波场的能量耦合、电子注打到收集极上，这些过程都伴随着热量释放，如果产生的热量不能及时散去，局部温度会升高，当温度升高到一定程度，管内零件会被烧坏，导致速调管失效。

在优选的实施方式中，在电子枪筒21上开设冷却液入口24，在收集极筒31上开设冷却液出口，这样在电子枪筒21与电子枪之间的第二空腔23、高频段1与磁屏筒15之间的第一空腔19以及收集极筒31与收集极之间的第三空腔33之间都充满有冷却液，冷却液在循环过程中同时冷却电子枪、高频段1、线包13和收集极3，形成一体化冷却系统，使速调管小型化成为可能。本领域技术人员可以理解的是，作为上一实施方式的又一变形，可以在电子枪筒21上开设冷却液出口34，在收集极筒31上开设冷却液入口，改变冷却液的循环方向，这一结构与上一实施方式相对于现有技术的优势相同，在此不再进一步赘述。

本领域技术人员公知，电子枪2在高电压下工作，需要具有良好的耐压性能，如果电子枪2的耐压不够，经常打火，直接影响速调管的稳定性和寿命。为提高电子枪2的耐压性能，现有技术一般采用将电子枪置于油箱的方法。而在本发明中，罩在电子枪2外且充满了冷却液的电子枪筒21就相当于油箱，在冷却电子枪2的同时又提高了其耐压性。在实际应用过程中，省去了油箱，即方便了速调管的移动又简化了其结构，使其体积和重量进一步减小。

在优选的实施方式中，所述线包骨架外壁上形成有凹槽，所述线包骨架通过凹槽与所述线包固定结合。凹槽可以提高线包固定在线包骨架上的稳定性，使线包在振动条件下，位置不会移动，从而可以保证给高频段1提供稳定的磁场；此外，相邻两个线包的位置固定，有利于确定两个相邻线包间的冷却液通道，确保冷却液通道不因线包位置发生变化而堵塞。当然本领域技术人员也可以采取其它提高线包和线包骨架结合稳定性的措施，在此不再进行赘述。

在优选的实施方式中，所述线圈密封环14的外壁上形成有凹槽，所述凹槽内放置有橡胶密封圈，所述线圈密封环14通过橡胶密封圈与磁屏筒15密封结合。这一密封结合措施，确保了冷却液不会通过线圈密封环14和磁屏筒15之间缝隙，使冷却液全部通过第一冷却液通道181，提高冷却液流程，完成s型循环，可以同时完成高频段1和线包的冷却。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。