一种耦合腔多注行波管慢波系统技术方案

本发明专利技术公开了一种耦合腔多注行波管慢波系统，属于真空电子器件领域；本发明专利技术采用输入段及输出段的两段式结构，输入段由径向尺寸不同的铜环Ⅰ、铜环Ⅱ、铜环Ⅲ与极靴Ⅰ连接的耦合腔构成；输出段由径向尺寸不同的极靴Ⅰ、极靴Ⅱ与铜环Ⅰ连接的耦合腔构成。本发明专利技术比三段式结构长度小，在输入段的后部分，对慢波系统工作带宽内的高频部分做较多的补偿，同时使得低频输入端的抗饱和能力获得良好的增强；在输出段的后部分，使电子和慢波再同步，提高多注行波管的工作效率，减小其增益起伏。本发明专利技术不使用增益均衡装置，就使得耦合腔多注行波管的增益起伏小，有利于行波管的小型化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波真空电子器件领域，具体涉及一种耦合腔多注行波管慢波系统。
技术介绍
行波管作为真空微波功率放大器件，具有频带宽、增益大、效率高、输出功率大等优点，在各类军用微波发射机中有着广泛的应用，被誉为武器装备的“心脏”。行波管根据其慢波结构可分为螺旋线行波管、耦合腔行波管等。多注耦合腔行波管是近年来发展起来的一种新型行波管，与单注行波管相比，其工作电压要远小于单注行波管，而由于行波管的管长与工作电压的大小成正比，多注行波管的管长相应的比单注行波管要小得多，从而有利于行波管的小型化，能够极大的扩大行波管的应用领域。所述的这种耦合腔多注行波管慢波系统，由极靴和铜环连接的耦合腔连接构成， 极靴和铜环交替排列，在极靴和铜环中心设有多个电子注通道，在极靴和铜环上各设有一个耦合槽，极靴和铜环上的耦合槽相互错开成180度排列；耦合腔多注行波管慢波结构上设置吸收器，同时在与输入耦合装置及输出耦合装置连接后，构成耦合腔多注行波管的慢波系统。多注行波管电子枪发射具有一定速度的电子注注入慢波系统中，与由微波输入系统耦合到慢波系统中的微波信号在慢波系统中相互作用。当电子注的运动速度与微波相速 (等相位面的传播速度)同步时，这种互作用就会发生；当电子注的运动速度略大于微波的相速时，互作用的结果是电子注的动能部分转化为微波能量，从而使电子注的速度减小而微波能量得到放大即微波信号得到正的增益。耦合腔多注行波管慢波系统的功能示意图如图1所示；包含驱动段(也称激励段)和输出段，在两段之间用吸收器隔开。吸收器的作用是吸收反向传输的功率，从而消除返波振荡使管子能够稳定工作。一般当管子的增益在30dB以下时，驱动段仅仅包含输入段；当管子的增益在30dB及以上时，驱动段又分为两段，即输入段和中间段，输入段和中间段之间也用吸收器隔开，吸收器的作用也是消除返波振荡。输出段一般包含三部分即初始相速段，第一相速跳变段，第二相速跳变段。耦合腔多注行波管在增益为30dB及以上时，会出现整个行波管的增益起伏较大的缺点。如图2为某耦合腔多注行波管的测试数据；由图中可以看出，多注行波管增益呈工作频段中间高，两边逐渐变低的趋势；增益波动近6dB，而行波管使用时增益起伏应在士 IdB的范围内。增益起伏过大，行波管的应用会受到很大的限制。为克服增益起伏，目前的做法是在多注行波管慢波系统上增加均衡装置，这就导致了整个多注行波管慢波系统的长度极大的增加，从而不利于多注行波管的小型化，限制了多注行波管的生产制作与应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不需额外增加增益均衡装置就能达到增益起伏要求、 小型化的大功率耦合腔多注行波管慢波系统。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为所述耦合腔多注行波管慢波系统，由极靴和铜环连接构成的耦合腔链、与所述耦合腔链一侧连接的输入耦合装置、与所述耦合腔链另一侧连接的输出耦合装置及设于耦合腔链中部的吸收器构成，所述极靴和铜环交替排列，在极靴和铜环中心设有多个电子注通道，在每个极靴和铜环上均设有一个耦合槽，所述极靴和铜环上的耦合槽相互错开呈180 度排列；所述耦合腔链分为输入段和输出段，所述吸收器设于输入段及输出段之间；作为输入段的耦合腔链由径向尺寸不同的铜环I、铜环II、铜环III与极靴I连接的耦合腔构成； 作为输出段的耦合腔链由径向尺寸不同的极靴I、极靴II与铜环I连接的耦合腔构成；在所述吸收器的两侧分别设有极靴III，位于所述吸收器一侧的极靴III与输入段连接，位于另一侧的极靴III与输出段连接；所述极靴III的径向尺寸不同于所述极靴I及极靴II。所述输入段由铜环I与极靴I连接构成八个耦合腔I ；由铜环II与极靴I连接构成六个耦合腔II ；由铜环III与极靴I连接构成两个耦合腔III。所述输入段由铜环I与极靴I连接构成的八个耦合腔I作为低频输入端，由铜环 II与极靴I连接构成的六个耦合腔II及由铜环III与极靴I连接构成的两个耦合腔III作为高频输入端。所述输出段由极靴I与铜环I连接构成十六个耦合腔IV，由极靴II与铜环I连接构成六个耦合腔V。所述输出段由极靴I与铜环I连接的十六个耦合腔IV构成初始相速跳变段；由极靴II与铜环I连接的六个耦合腔V构成第一相速跳变段。所述铜环III及极靴III的径向尺寸由多注耦合腔行波管慢波系统的电压驻波比决定。本专利技术的优点在于所述的耦合器多注行波管慢波系统仅采用两段式结构，这样就比三段式结构长度小；通过结构上的设计，在输入段的后半部分，对慢波系统工作带宽内的高频部分做较多的补偿，同时使得低频输入端的抗饱和能力获得良好的增强；在输出段的后半部分，使得因互作用减速的电子和慢波再同步，提高多注行波管的工作效率，同时减小其增益起伏。本专利技术通过结构上的改进，能够不使用增益均衡装置，就使得所述耦合腔多注行波管增益起伏小，有利于实现行波管的小型化。附图说明下面对本专利技术说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明图1为传统耦合腔慢波系统功能示意图；图2为某Ku波段耦合腔多注行波管频率增益图；图3为所述耦合腔多注行波管慢波系统示意图；图4为铜环I、铜环II及铜环III的结构示意图；图5为极靴I、极靴II及极靴III的结构示意图；图6为所述耦合腔多注行波管慢波结构输入端由铜环I与极靴I连接构成的八个耦合腔I的色散示意图；图7为所述耦合腔多注行波管慢波结构输入端由铜环II与极靴I连接构成的六个耦合腔II及由铜环III与极靴I连接构成的两个耦合腔III的色散示意图8为所述耦合腔多注行波管慢波结构输出端由极靴II与铜环I连接的六个耦合腔V的色散示意图；上述图中的标记均为1、吸收器，2、输入耦合装置，3、极靴I，4、极靴II，5、极靴III，6、铜环I，7、铜环II，8、铜环III，9、输出耦合装置，10、电子注通道，11、耦合槽。具体实施例方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、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专利技术的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。如图3、图4及图5所示，所述耦合腔多注行波管慢波系统，由极靴和铜环连接构成的耦合腔链、与所述耦合腔链一侧连接的输入耦合装置2、与所述耦合腔链另一侧连接的输出耦合装置9及设于耦合腔链中部的吸收器1构成，所述极靴和铜环交替排列，在极靴和铜环中心开有多个电子注通道10，在每个极靴和铜环上均设有一个耦合槽11，所述极靴和铜环上的耦合槽11相互错开呈180度排列，所述耦合腔链分为输入段和输出段，所述吸收器1设于输入段及输出段之间；作为输入段的耦合腔链由径向尺寸不同的铜环I 6、铜环 II 7、铜环III 8与极靴I 3连接的耦合腔构成；作为输出段的耦合腔链由径向尺寸不同的极靴I 3、极靴II 4与铜环I 6连接的耦合腔构成；在所述吸收器1的两侧分别设有极靴III 5， 位于所述吸收器1 一侧的极靴III5与输入段连接，位于另一侧的极靴III5与输出段连接；所述极靴III 5的径向尺寸不同于所述极靴I 3及极靴II 4。所述铜环III8及极靴III5是为所述耦合腔多注行波管慢波系统能获得所需的电压驻波比而设计的；所述耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种耦合腔多注行波管慢波系统，由极靴和铜环连接构成的耦合腔链、与所述耦合腔链一侧连接的输入耦合装置（２）、与所述耦合腔链另一侧连接的输出耦合装置（９）及设于耦合腔链中部的吸收器（１）构成，所述极靴和铜环交替排列，在极靴和铜环中心设有多个电子注通道（１０），在每个极靴和铜环上均设有一个耦合槽（１１），所述极靴和铜环上的耦合槽（１１）相互错开呈１８０度排列，其特征在于：所述耦合腔链分为输入段和输出段，所述吸收器（１）设于输入段及输出段之间；作为输入段的耦合腔链由径向尺寸不同的铜环Ⅰ（６）、铜环Ⅱ（７）、铜环Ⅲ（８）与极靴Ⅰ（３）连接的耦合腔构成；作为输出段的耦合腔链由径向尺寸不同的极靴Ⅰ（３）、极靴Ⅱ（４）与铜环Ⅰ（６）连接的耦合腔构成；在所述吸收器（１）的两侧分别设有极靴Ⅲ（５），位于所述吸收器（１）一侧的极靴Ⅲ（５）与输入段连接，位于另一侧的极靴Ⅲ（５）与输出段连接；所述极靴Ⅲ（５）的径向尺寸不同于所述极靴Ⅰ（３）及极靴Ⅱ（４）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴华夏，江祝苗，方卫，吴磊，张丽，
申请(专利权)人：安徽华东光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：34