CN102054645B - 一种宽带行波管慢波系统及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽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。

Description

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0.01mm，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L1mm，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L1′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-0.01mm；

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L0mm，第一段吸收器中阻值为0.2千欧的为L0′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L00mm，第二段吸收器阻值为0.2千欧的为L00′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L000mm，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。

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。

附图说明

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r18Ni9Ti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0.01mm，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70.1mm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Φ1.1mm，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0.35×0.2mm，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Φ1.35mm，内径公差为+0.012mm，外径为Φ1.67mm，外径公差为-0.01mm；

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：

由上表实验结果可知，使用本发明可以使行波管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。使用所述慢波系统制得的行波管的工作电压为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。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种宽频带行波管慢波系统的制作方法，所述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，所述螺旋线(2)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(3)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；其特征在于：所述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0.01mm，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L mm，主节距为第一节距及第二节距，其中第二节距的长度为L1mm，在第二节距之前有L2 mm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L1′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-0.01mm；

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L0mm，第一段吸收器中阻值为0.2千欧的为L0′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L00mm，第二段吸收器阻值为0.2千欧的为L00′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L000mm，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。

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