CN103474316A - V波段行波管输能结构及其制造方法 - Google Patents

V波段行波管输能结构及其制造方法 Download PDF

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Abstract

一种V波段行波管输能结构，属于真空电子器件领域，输能结构上部为利于配合焊接的帽形波导法兰，与波导法兰相连的是底部呈斜坡渐变形的波导底及与波导底相焊接的波导盖，它们的下部连有杆形输能内导体及三通一体化转换头。流程步骤为:初步确定波导输能结构零部件尺寸大小；建立三维输能结构模型，模拟和优化，确定结构参数尺寸；输能结构各零部件加工制造；零部件去油、酸洗；将各部件进行工艺装配，银铜焊料氢炉焊接，测量输能结构反射电压驻波比。该方法降低输能结构反射电压驻波比，有利于提高行波管效率，该输能结构工作带宽5GHz内反射电压驻波比降低到1.5以下。

Description

V波段行波管输能结构及其制造方法
技术领域
本发明属于真空电子器件领域，特别涉及到V波段行波管输能结构及其制造方法。
背景技术
V波段(频率范围为50GHz-75GHz)行波管,将主要用于星际卫星通信。由于空间应用的特殊要求，使得空间行波管不得不提高整管效率，以节省在空间的电源功耗。据报道，空间行波管整管效率提高一个百分点，足以使整个空间载荷系统能耗明显下降，从而降低成本，经济效益高达几千万美元。因此提高空间行波管的效率就成为十分重要的问题。
保证空间行波管高效率的重要指标是要求具有足够的饱和输出功率，在行波管中电子注与电磁波互作用后使得电磁波信号得到放大，放大信号的一部分功率因为反射而消耗掉，另一部分功率通过输能结构输出，输能结构的反射电压驻波比直接关系到放大信号输出程度，反射电压驻波比越高反射的信号功率越大，那么从输能结构输出的功率就小，因此必须要合理设置输能结构的各项参数，降低其反射电压驻波比，保证行波管有足够的功率输出。
国外V波段行波管采用的输能结构如图1所示，由波导法兰1、、波导盖2、波导底3、转换连接4组成，其波导底采用阶梯波导结构，V波段行波管天线直接与波导底焊接。
本申请人是国内首家开展V波段行波管研制的单位。V波段行波管工作频率高，零件尺寸小，带宽宽，要求高性能的输能结构，才能保证正常工作；常规的输能结构工作频带窄，传输特性差，反射电压驻波比高，不利于信号的正常传输。
本项发明针对以上问题，为了保证得到较好的输能性能，采用了由帽形波导法兰、斜坡形渐变阶梯波导底、波导盖、内导体、转换头三通一体化结构组成的输能结构，实现了传输性能优良，在工作带宽5GHz内反射电压驻波比小于1.5的目标。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，针对V波段行波管原有结构波导底加工难度大，成品率低，非一体化设计，装配同轴度低，影响输能功率，就需要重新设计一种输能结构，以提高制造成品率和输能功率。本发明的目的就是要提供V波段行波管输能结构及其制造方法。
为实现本发明的目的，所采取的技术方案如下，一种V波段行波管输能结构，其特征在于，输能结构上部为利于配合焊接的帽形波导法兰，与波导法兰相连的是底部呈斜坡渐变形的波导底及与波导底相焊接的波导盖，它们的下部连有杆形输能内导体，及三通一体化转换头。
上述V波段行波管输能结构的制造方法，其特征在于，按照以下流程步骤操作，它们是:
a.按照工作波段，初步确定波导输能结构零部件尺寸大小；
b.采用设计软件，建立三维输能结构模型，进行传输特性及反射电压驻波比的模拟和优化计算，使反射电压驻波比在工作频带内最小，以最后确定结构参数尺寸；
c.采用精密机械加工，按照设计尺寸完成输能结构各零部件加工制造；
d.对加工完成的零部件进行去油，用盐酸酸洗；
e将波导底、波导盖、波导法兰、杆形输能内导体、转换头三通一体化结构进行工艺装配，其配合间用银铜焊料连接，进入氢炉进行焊接，氢炉中充入氮气，780℃升至890℃，保温15分钟；
f.采用检测设备，测量输能结构反射电压驻波比。
本发明的有益效果是，降低了反射电压驻波比，从而有利于提高行波管电子效率；输能结构工作带宽5GHz内反射电压驻波比降低到1.5以下，使得V行波管输出端反射功率降低，输出功率得到提高，保证了行波管效率的实现。
附图说明
图1国外V波段行波管输能结构示意图；
图2本发明采用的V波段行波管输能结构；
图3V波段行波管输能结构制造方法操作流程。
具体实施方式
参照图1，是国外V波段行波管输能结构示意图，图中1为波导法兰，，2为波导盖，3为阶梯形波导底，,4为转换连接。该结构制造成品率低。
参照图2，为本发明采用的V波段行波管输能结构，上部为帽形波导法兰1、波导盖2、渐变波导底3、转换头三通一体化结构5、杆形输能内导体6，将它们配合焊接即可完成V波段行波管输能结构制造。
参照图3，为本发明所述V波段行波管输能结构的制造方法流程图。
V波段行波管输能结构的制造方法，按照以下操作步骤：
a.按照工作波段，初步确定波导输能结构零部件尺寸大小；
b.采用设计软件，建立三维输能结构模型，进行传输特性及反射电压驻波比的模拟和优化计算，使反射电压驻波比在工作频带内最小，以最后确定结构参数尺寸；
c.采用精密机械加工，按照设计尺寸完成输能结构各零部件加工制造；
d.对加工完成的零部件去油，用盐酸酸洗；
e将波导底、波导盖、波导法兰、杆形输能内导体、转换头三通一体化结构进行工艺装配，其配合间用银铜焊料连接，进入氢炉进行焊接，氢炉中充入氮气，温度780℃升至890℃，保温15分钟；
f.采用检测设备，测量输能结构反射电压驻波比。
实施例：
V波段行波管采用本发明专利所述的输能结构，实验测试结果表明在工作带宽5GHz内，行波管输能反射电压驻波比小于1.5，行波管输出功率超过了20W，行波管效率超过了20%，保证了V波段行波管效率制表的实现。

Claims (2)

1.一种V波段行波管输能结构，其特征在于，输能结构上部为利于配合焊接的帽形波导法兰，与波导法兰相连的是底部呈斜坡渐变形的波导底及与波导底相焊接的波导盖，它们的下部连有杆形输能内导体及三通一体化转换头。
2.根据权利要求1所述V波段行波管输能结构的制造方法，其特征在于，按照以下流程步骤操作，它们是:
a.按照工作波段，初步确定波导输能结构零部件尺寸大小；
b.采用设计软件，建立三维输能结构模型，进行传输特性及反射电压驻波比的模拟和优化计算，使反射电压驻波比在工作频带内最小，以最后确定结构参数尺寸；
c.采用精密机械加工，按照设计尺寸完成输能结构各组件加工制造；
d.对加工完成的组件进行去油，用盐酸酸洗；
e将波导底、波导盖、波导法兰、杆形输能内导体、转换头三通一体化结构进行工艺装配，其配合间用银铜焊料连接，进入氢炉进行焊接，氢炉中充入氮气，焊接温度780℃升至890℃，保温15分钟；
f.采用检测设备，测量输能结构反射电压驻波比。
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