一种抑制速调管输出电路振荡的结构、方法及速调管

1.本发明涉及微波电真空器件技术领域，尤其涉及一种抑制速调管输出电路振荡的结构、方法及速调管。


背景技术：

2.速调管作为微波功率放大器，具有高功率、高增益、高效率、长寿命的优点，广泛应用于雷达技术领域。为了展宽速调管的带宽，输出电路通常采用重叠模双间隙耦合腔。由于在双间隙耦合腔输出电路中，两个谐振腔之间存在内部反馈，在一定条件下会引起非工作模式振荡，导致输出电路打火，严重的会损害输出窗，导致速调管漏气，使速调管不能正常工作。因此抑制速调管非工作模式振荡，降低杂谱电平，对提高速调管可靠性，保证其正常工作具有重要的意义。
3.例如现有技术中的s波段，速调管采用重叠模双间隙耦合腔结构，输出峰值功率达到1mw以上，带宽达到了11％(wang yong，yao-gen ding,pu-kun liu，et.al.development of an s-band klystron with bandwidth of more than 11％，ieee transactions on plasma science,2006，34(3)：572-575.)。然而在速调管使用过程中，由于个别频点存在高次模式振荡，杂谱电平较高，导致输出电路打火，影响速调管的正常工作。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明公开了一种抑制速调管输出电路振荡的结构、方法及速调管，可以有效地剔除非工作模式的振荡，降低杂谱电平，对提高速调管可靠性。
5.一种抑制速调管输出电路振荡的结构，包括：
6.耦合腔；
7.前置腔，与所述耦合腔连接；
8.隔模环，设置在所述前置腔的内壁上，所述隔模环的轴线与所述前置腔的轴线重合，所述隔模环用于降低杂谱电平。
9.根据本发明的一些实施例，所述隔模环包括内环和外环，所述外环套设在所述内环外侧，所述内环和所述外环的圆心重合，所述外环的外侧与所述前置腔的内壁连接。
10.根据本发明的一些实施例，所述内环的内圈直径为56～58mm，所述外环的外圈直径为61～63mm。
11.根据本发明的一些实施例，所述内环的厚度为2～4mm，所述外环的厚度为1～2mm。
12.根据本发明的一些实施例，所述内环的宽度为1～3mm，所述外环的宽度为1～3mm。
13.根据本发明的一些实施例，通过对无氧铜进行熔炼或轧制获得所述隔模环。
14.根据本发明的一些实施例，所述隔模环通过钎焊方式焊接在所述前置腔的内壁上。
15.根据本发明的一些实施例，所述钎焊的温度为910℃。
16.本发明还公开了一种速调管，包括上述的抑制速调管输出电路振荡的结构。
17.本发明还公开一种抑制速调管输出电路振荡的方法，包括在前置腔的中间位置焊接上述的抑制速调管输出电路振荡的结构中的隔模环。
18.通过上述技术方案，本发明通过在前置腔内增设一个隔模环，利用隔模环对工作模式频率影响较小，对高次模的振荡频率影响较大的特性，将高次模式振荡移除工作带宽范围，降低杂谱电平。
附图说明
19.图1示意性示出了本发明实施例的抑制速调管输出电路振荡的结构的示意图；
20.图2示意性示出了本发明实施例的抑制速调管输出电路振荡的结构的前置腔的结构示意图；
21.图3示意性示出了本发明实施例的抑制速调管输出电路振荡的结构的隔模环的结构示意图；
22.图4示意性示出了本发明实施例的抑制速调管输出电路振荡的结构的隔模环的另一视角的结构示意图；
23.上述附图中，附图标记含义具体如下：
24.1-前置腔；
25.2-耦合腔；
26.3-耦合槽；
27.4-隔模环；
28.41-内环；
29.42-外环。
具体实施方式
30.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，对本发明作进一步的详细说明。
31.但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
32.在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”表明了特征、步骤、操作的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征。
33.在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
34.速调管基于抗干扰的需求，需要具有一定的瞬时带宽，速调管的频带宽度增加，很可能产生高次模式振荡，会影响到速调管的效率一级增益，进而导致速调管效率下降或者不能正常工作。
35.为了解决上述技术问题，本发明公开了一种抑制速调管输出电路振荡的结构，可
以有效地剔除非工作模式的振荡，降低杂谱电平，对提高速调管可靠性。
36.速调管包括双腔速调管，双腔速调管包括两个谐振腔，即输入腔和输出腔，输入的微波信号经能量耦合器送进输入腔，在谐振腔隙缝外形成微波信号电压。在这里，电子注受到微波场的速度调制，然后进入无场漂移管。在漂移过程中电子发生群聚，在电子注内形成密度调制。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，完成放大或振荡的功能。
37.图1示意性示出了本发明实施例的抑制速调管输出电路振荡的结构的示意图。
38.一种抑制速调管输出电路振荡的结构，以s波段宽带的速调管为例，如图1所示，该结构包括前置腔1、耦合腔2和隔模环4，其中，前置腔1与耦合腔2之间的连接处形成耦合槽3。
39.根据本发明的一些实施例，前置腔1与耦合腔2耦合连接。
40.图2示意性示出了本发明实施例的抑制速调管输出电路振荡的结构的前置腔的结构示意图。
41.根据本发明的一些实施例，如图2所示，可选的，前置腔1为筒型结构，隔模环4设置在前置腔1的内壁上，隔模环4的轴线与前置腔1的轴线重合，隔模环4用于降低杂谱电平。
42.根据本发明的一些实施例，隔模环4为圆环状。
43.根据本发明的一些实施例，隔模环4垂直于前置腔1的内壁。
44.根据本发明的一些实施例，隔模环4通过钎焊方式焊接在前置腔1的内壁上。
45.根据本发明的一些实施例，钎焊的温度为910℃。
46.图3示意性示出了本发明实施例的抑制速调管输出电路振荡的结构的隔模环的结构示意图。
47.根据本发明的一些实施例，如图3所示，隔模环4包括内环41和外环42，外环42套设在内环41外侧，内环41和外环42的圆心重合，外环42的外侧与前置腔1的内壁连接。
48.根据本发明的一些实施例，内环41和外环42为同心环。
49.根据本发明的一些实施例，外环42设置在内环41的外侧面的中线的位置。
50.根据本发明的一些实施例，隔模环4的断面形状为t型。
51.根据本发明的一些实施例，根据速调管的尺寸不同，隔模环4的尺寸也随之进行改变，主要是通过调整隔模环4的内环41和外环42的外径尺寸以适应不同规格的速调管。
52.图4示意性示出了本发明实施例的抑制速调管输出电路振荡的结构的隔模环的另一视角的结构示意图。
53.根据本发明的一些实施例，如图4所示，内环41的内圈直径d1为56～58mm，外环42的外圈直径d2为61～63mm。
54.根据本发明的一些实施例，可选的，内环41的内圈直径为57mm，外环42的外圈直径为62mm，也即，隔模环4的整体宽度为5mm，隔模环4对工作模式频率影响较小，对高次模的振荡频率影响较大，降低杂谱电平效果较好。
55.根据本发明的一些实施例，内环41的厚度h1为2～4mm，外环42的厚度h2为1～2mm。
56.根据本发明的一些实施例，内环41的厚度为3mm，外环42的厚度为1mm，隔模环4对工作模式频率影响较小，对高次模的振荡频率影响较大，降低杂谱电平效果较好。
57.根据本发明的一些实施例，内环41的宽度为1～2mm，外环42的宽度为1～2mm。
58.根据本发明的一些实施例，内环41的宽度w1为1.5mm，外环42的宽度w2为1.5mm，隔模环4对工作模式频率影响较小，对高次模的振荡频率影响较大，降低杂谱电平效果较好。
59.根据本发明的一些实施例，通过对无氧铜进行熔炼或轧制获得隔模环4。
60.本发明还公开了一种速调管，包括上述的抑制速调管输出电路振荡的结构，包括前置腔、耦合腔和隔模环，其中，前置腔与耦合腔之间的连接处形成耦合槽。
61.根据本发明的一些实施例，前置腔与耦合腔连接。
62.根据本发明的一些实施例，前置腔为筒型结构，隔模环设置在前置腔的内壁上，隔模环的轴线与前置腔的轴线重合，隔模环用于降低杂谱电平。
63.根据本发明的一些实施例，隔模环垂直于前置腔的内壁。
64.根据本发明的一些实施例，隔模环通过钎焊方式焊接在前置腔的内壁上。
65.根据本发明的一些实施例，钎焊的温度为910℃
66.根据本发明的一些实施例，隔模环包括内环和外环，外环套设在内环外侧，内环和外环的圆心重合，外环的外侧与前置腔1的内壁连接。
67.根据本发明的一些实施例，内环和外环为同心环。
68.根据本发明的一些实施例，外环设置在内环的外侧面的中线的位置。
69.根据本发明的一些实施例，隔模环的断面形状为t型。
70.根据本发明的一些实施例，根据速调管的尺寸不同，隔模环的尺寸也随之进行改变，区别主要体现在隔模环的内环和外环的外径不相同。
71.根据本发明的一些实施例，可选的，内环的内圈直径为56～58mm，外环的外圈直径为61～63mm。
72.根据本发明的一些实施例，可选的，内环的内圈直径为57mm，外环的外圈直径为62mm，也即，隔模环的整体宽度为5mm，隔模环对工作模式频率影响较小，对高次模的振荡频率影响较大，降低杂谱电平效果较好。
73.根据本发明的一些实施例，内环的厚度为2～4mm，外环的厚度为1～2mm。
74.根据本发明的一些实施例，内环的厚度为3mm，外环的厚度为1mm，隔模环4对工作模式频率影响较小，对高次模的振荡频率影响较大，降低杂谱电平效果较好。
75.根据本发明的一些实施例，内环的宽度为1～2mm，外环的宽度为1～2mm。
76.根据本发明的一些实施例，内环的宽度为1.5mm，外环的宽度为1.5mm，隔模环4对工作模式频率影响较小，对高次模的振荡频率影响较大，降低杂谱电平效果较好。
77.根据本发明的一些实施例，通过对无氧铜进行熔炼或轧制获得隔模环。
78.本发明还公开一种抑制速调管输出电路振荡的方法，包括在前置腔的中间位置焊接上述的抑制速调管输出电路振荡的结构中的隔模环。
79.根据本发明的一些实施例，采用高温(大于950℃)钎焊的方式将隔模环环节在速调管的前置腔内壁上。
80.根据本发明的一些实施例，钎焊的过程中，保证隔模环垂直于前置腔的内壁。
81.根据本发明的一些实施例，在钎焊的过程中，将隔模环钎焊在前置腔内壁的中间位置。
82.通过上述技术方案，本发明通过在前置腔内增设一个隔模环，利用隔模环对工作模式频率影响较小，对高次模的振荡频率影响较大的特性，将高次模式振荡移除工作带宽
范围，可以实现在不改变两个谐振腔间隙的间距和形状的前提下，降低杂谱电平，消除了高次模式振荡的影响。
83.通过上述技术方案可以看出，本技术具有结构简单，加工容易，装配焊接简单的特点；采用高温钎焊焊接，结构牢固。同时，上述技术方案可推广应用到其他波段的速调管输出腔中。
84.至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各零部件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。
85.还需要说明的是，在本公开的具体实施例中，除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的尺寸、范围条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中
±
10％的变化、在一些实施例中
±
5％的变化、在一些实施例中
±
1％的变化、在一些实施例中
±
0.5％的变化。
86.本领域技术人员可以理解，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本发明中。特别地，在不脱离本发明精神和教导的情况下，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本发明的范围。
87.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，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。