CN103441054B - 一种行波管收集极 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种行波管收集极，本发明行波管收集极采用四级降压结构，包括筒状的外壳、收集极引线柱和四个均与互作用电子注的中心轴线同轴的第一收集极、第二收集极、第三收集极、第四收集极；所述第一收集极的位置靠近行波管慢波结构、紧随第一收集极后依次设置第二收集极、第三收集极和第四收集极，所述收集极之间间隔着收集极介质材料，所述收集极介质材料焊接在外壳上，所述收集极介质材料中留有供收集引线通过的通道，所述四个收集极设置在外壳内，采用本发明技术方案的收集极，能够达到较高的效率，能够满足空间行波管的要求。
Description
技术领域
本发明涉及微波电真空器件领域，尤其涉及一种行波管收集极。
背景技术
行波管是一种微波功率放大器件，在某些场合，行波管有较高的效率要求，比如在卫星上，空间行波管是航天有效载荷系统主要的微波功率放大器件，广泛用于通信导航转发器，高速数据传输系统等里面，因此，对空间行波管的要求是效率高、寿命长、可靠性高，这是因为卫星上可供的电源功率有限，80％～90％的能量用于行波管，因此要求空间行波管有尽可能高的效率，以节省星上能量。
发明内容
本发明的目的是提高行波管尤其是空间行波管的总效率，为了提高行波管的总效率，本发明采用的主要手段是提供一种新的结构的四级降压收集极，通过所述结构的收集极回收互作用后的电子注的剩余能量。通过所述结构的收集极加强对互作用后的电子径向速度分选。
本发明的技术方案是：一种行波管收集极，包括筒状的外壳、收集极引线柱和四个均与互作用电子注的中心轴线同轴的第一收集极、第二收集极、第三收集极、第四收集极；所述收集极引线柱包括收集极引线和绝缘子，所述收集极引线柱设置于外壳的端面上，所述收集极多级依次降压用于收集行波管互作用后的电子注，所述第一收集极的位置靠近行波管慢波结构、紧随第一收集极后依次设置第二收集极、第三收集极和第四收集极，所述四个收集极设置在外壳内，所述收集极之间间隔着收集极介质材料，所述收集极介质材料焊接在外壳上，所述收集极介质材料中留有供收集引线通过的通道；
所述第一收集极为中空的筒状腔体，所述第一收集极靠近行波管慢波结构的轴向端面轴心位置设有供互作用后电子注通过的通道口，所述通道口径小于互作用后电子注口径，所述第二收集极为筒状腔体，所述第二收集极包括第二收集极的前端部分和第二收集极的后端部分，所述第二收集极的前端部分伸入第一收集极的圆筒状腔体内，所述第二收集极的前端部分的轴向端面轴心位置设有供电子束通过的通道口，所述第二收集极的后端部分的口径大于第二收集极的前端部分的口径，所述第二收集极的前端部分与第二收集极的后端部分相连接的部分为直角台阶过渡，所述第二收集极的后端部分焊接在第一收集极和第二收集极之间的收集极介质材料上；
所述第三收集极为筒状腔体，所述第三收集极包括第三收集极的前端部分和第三收集极的后端部分，所述第三收集极的前端部分伸入第二收集极的圆筒状腔体内，所述第三收集极的前端部分的轴向端面轴心位置设有供电子束通过的通道口，所述通道口径略大于第二收集极的通道口，所述第三收集极的后端部分的口径大于第三收集极的前端部分的口径，所述第三收集极的前端部分与第三收集极的后端部分相连接的部分为直角台阶过渡，所述第三收集极的后端部分焊接在第二收集极和第三收集极之间的收集极介质材料上；
所述第四收集极为筒状腔体，所述第四收集极包括第四收集极的前端部分和第四收集极的后端部分，所述第四收集极的前端部分伸入第三收集极的圆筒状腔体内，所述第四收集极的前端部分的轴向端面轴心位置设有供电子束通过的通道口，所述通道口径略大于第三收集极的通道口，所述第四收集极的后端部分的口径大于第四收集极的前端部分的口径，所述第四收集极的前端部分与第四收集极的后端部分相连接的部分为直角台阶过渡，所述第四收集极的后端部分为封闭端面，所述第四收集极的后端部分焊接在第三收集极和第四收集极之间的收集极介质材料上。
所述的行波管收集极，所述外壳、第一收集极、第二收集极、第三收集极和第四收集极均由无氧铜制成。
所述的行波管收集极，其第一收集极、第二收集极、第三收集极和第四收集极表面镀铂金。
所述的行波管收集极，所述的收集极介质材料是氧化铍陶瓷。
采用本发明技术方案所述的收集极，在2.47GHz时总效率可达到64.65％，若考虑其他因素(趋肤效益等)保留一定的余量，将输出功率×0.85作为实际输出功率，总效率可以达到61.75％；在2.49GHz时总效率可以达到65.4％，若考虑其他因素(趋肤效益等)保留一定的余量，将输出功率×0.85作为实际输出功率，总效率可以达到62.47％；在2.51GHz时总效率可以达到64.25％，若考虑其他因素(趋肤效益等)保留一定的余量，将输出功率×0.85作为实际输出功率，总效率可以达到61.36％，能够满足空间行波管的要求。
附图说明
图1行波管收集极结构示意图；
图2行波管收集极计算结果示意图；
在图1中，1、外壳，2、行波管慢波结构，3、第一收集极，4、第二收集极，5、第三收集极，6、第四收集极，7、收集极引线柱，8、绝缘子，9、收集极引线，10、收集极介质材料，11、第一收集极的通道口，12、第二收集极的前端部分，13、第二收集极的后端部分，14、第三收集极的前端部分，15、第三收集极的后端部分，16、第四收集极的前端部分，17、第四收集极的后端部分，18、第二收集极的通道口，19、第三收集极的通道口，20、第四收集极的通道口。
具体实施例
一种行波管收集极，包括筒状的外壳1、收集极引线柱7和四个均与互作用电子注的中心轴线同轴的第一收集极3、第二收集极4、第三收集极5、第四收集极6；所述收集极引线柱7包括收集极引线9和绝缘子8，所述收集极引线柱7设置于外壳1的端面上，所述收集极多级依次降压用于收集行波管互作用后的电子注，所述第一收集极3的位置靠近行波管慢波结构2、紧随第一收集极3后依次设置第二收集极4、第三收集极5和第四收集极6，所述四个收集极设置在外壳1内，所述收集极之间间隔着收集极介质材料10，所述收集极介质材料10焊接在外壳1上，所述部分收集极介质材料10中留有供收集引线9通过的通道；
所述第一收集极3为中空的筒状腔体，所述第一收集极3靠近行波管慢波结构2的轴向端面轴心位置设有供互作用后电子注通过的通道口11，所述通道口径小于互作用后电子注口径，所述第二收集极4为筒状腔体，所述第二收集极4包括第二收集极的前端部分12和第二收集极的后端部分13，所述第二收集极的前端部分12伸入第一收集极的圆筒状腔体内，所述第二收集极的前端部分12的轴向端面轴心位置设有供电子束通过的通道口18，所述第二收集极的后端部分13的口径大于第二收集极的前端部分12的口径，所述第二收集极的前端部分12与第二收集极的后端部分13相连接的部分为直角台阶过渡，所述第二收集极的后端部分13焊接在第一收集极3和第二收集极4之间的收集极介质材料10上；
所述第三收集极5为筒状腔体，所述第三收集极5包括第三收集极的前端部分14和第三收集极的后端部分15，所述第三收集极的前端部分14伸入第二收集极的圆筒状腔体内，所述第三收集极的前端部分14的轴向端面轴心位置设有供电子束通过的通道口19，所述通道口径略大于第二收集极的通道口18，所述第三收集极的后端部分15的口径大于第三收集极的前端部分14的口径，所述第三收集极的前端部分14与第三收集极的后端部分15相连接的部分为直角台阶过渡，所述第三收集极的后端部分15焊接在第二收集极4和第三收集极5之间的收集极介质材料10上；
所述第四收集极6为筒状腔体，所述第四收集极6包括第四收集极的前端部分16和第四收集极的后端部分17，所述第四收集极的前端部分16伸入第三收集极5的圆筒状腔体内，所述第四收集极的前端部分16的轴向端面轴心位置设有供电子束通过的通道口20，所述通道口径略大于第三收集极5的通道口19，所述第四收集极的后端部分17的口径大于第四收集极的前端部分16的口径，所述第四收集极的前端部分16与第四收集极的后端部分17相连接的部分为直角台阶过渡，所述第四收集极的后端部分17为封闭端面，所述第四收集极的后端部分17焊接在第三收集极5和第四收集极6之间的收集极介质材料10上。
Claims (4)
1.一种行波管收集极，包括筒状的外壳、收集极引线柱和四个均与互作用电子注的中心轴线同轴的第一收集极、第二收集极、第三收集极、第四收集极；所述收集极引线柱包括收集极引线和绝缘子，所述收集极引线柱设置于外壳的端面上，所述收集极多级依次降压用于收集行波管互作用后的电子注，所述第一收集极的位置靠近行波管慢波结构、紧随第一收集极后依次设置第二收集极、第三收集极和第四收集极，所述四个收集极设置在外壳内，所述收集极之间间隔着收集极介质材料，所述收集极介质材料焊接在外壳上，所述收集极介质材料中留有供收集引线通过的通道；
其特征在于，所述第一收集极为中空的筒状腔体，所述第一收集极靠近行波管慢波结构的轴向端面轴心位置设有供互作用后电子注通过的通道口，所述通道口径小于互作用后电子注口径，所述第二收集极为筒状腔体，所述第二收集极包括第二收集极的前端部分和第二收集极的后端部分，所述第二收集极的前端部分伸入第一收集极的圆筒状腔体内，所述第二收集极的前端部分的轴向端面轴心位置设有供电子束通过的通道口，所述第二收集极的后端部分的口径大于第二收集极的前端部分的口径，所述第二收集极的前端部分与第二收集极的后端部分相连接的部分为直角台阶过渡，所述第二收集极的后端部分焊接在第一收集极和第二收集极之间的收集极介质材料上；
所述第三收集极为筒状腔体，所述第三收集极包括第三收集极的前端部分和第三收集极的后端部分，所述第三收集极的前端部分伸入第二收集极的圆筒状腔体内，所述第三收集极的前端部分的轴向端面轴心位置设有供电子束通过的通道口，所述通道口径略大于第二收集极的通道口，所述第三收集极的后端部分的口径大于第三收集极的前端部分的口径，所述第三收集极的前端部分与第三收集极的后端部分相连接的部分为直角台阶过渡，所述第三收集极的后端部分焊接在第二收集极和第三收集极之间的收集极介质材料上；
所述第四收集极为筒状腔体，所述第四收集极包括第四收集极的前端部分和第四收集极的后端部分，所述第四收集极的前端部分伸入第三收集极的圆筒状腔体内，所述第四收集极的前端部分的轴向端面轴心位置设有供电子束通过的通道口，所述通道口径略大于第三收集极的通道口，所述第四收集极的后端部分的口径大于第四收集极的前端部分的口径，所述第四收集极的前端部分与第四收集极的后端部分相连接的部分为直角台阶过渡，所述第四收集极的后端部分为封闭端面，所述第四收集极焊接在第三收集极和第四收集极之间的收集极介质材料上。
2.如权利要求1所述的行波管收集极，其特征在于，所述外壳、第一收集极、第二收集极、第三收集极和第四收集极均由无氧铜制成。
3.如权利要求2所述的行波管收集极，其特征在于，所述第一收集极、第二收集极、第三收集极和第四收集极表面镀铂金。
4.如权利要求3所述的行波管收集极，其特征在于，所述收集极介质材料是氧化铍陶瓷。
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