CN105185676B - 三级降压收集级结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三级降压收集级结构，该收集级结构包括沿电子束传递方向依次同轴设置的第一级收集级(1)、第二级收集级(2)、插入收集级(3)和第三级收集级(4)，所述第一级收集级(1)的电压与所述插入收集级(3)的电位相同，且所述第一级收集级(1)、第二级收集级(2)和第三级收集级(4)的电压依次减小。该三级降压收集极结构防止了电子的回流，且不用增加供电电源的级数，与传统的三级降压收集极的电源完全一致。

Description

三级降压收集级结构

技术领域

本发明涉及微波真空电子器件领域，具体地，涉及一种具有四个电极但仅需三个不同电压电位的三级降压收集极结构。

背景技术

行波管是一种利用高速电子注与微波信号互作用将电子注的动能转化为微波能量的功率放大器件。行波管的应用范围十分广泛，几乎所有的卫星通讯都使用行波管作为末级放大器。在大多数雷达系统中都要使用一只或若干只行波管作为产生高频发射脉冲的大功率放大器。行波管按慢波结构一般分为螺旋线行波管和耦合腔行波管两大类。

行波管主要由电子枪、慢波系统、聚焦系统、能量输入输出系统和收集极等部分组成。其中收集极的作用是回收从电子枪发射出并经过慢波系统取出部分能量的电子注。一般来说，到达收集极的电子注仍然具有很高的动能，这些动能与收集极表面碰撞后将转变成热能耗散出去。

现代行波管绝大部分采用的是降压收集极，目的是回收收集极区电子注的部分能量以提高行波管的效率。降压收集极的结构多种多样，几乎每一只行波管的降压收集极的结构都有其独特之处。

常用的降压收集极主要有单级降压收集极、二级降压收集极、三级降压收集极、四级降压收集极。一般降压收集极的级数越多，则回收效率越高，但是相应的供电电源系统也越复杂。

在降压收集极中，特别是在最末级的收集极上，一般都需要设计一些防止回流电子的结构。所谓回流电子是指高速电子撞击到收集极末端，而被弹射返回到慢波系统的电子。一般降压收集极的降压程度越深，则电子回流越明显，因此回流电子是限制降压收集极降压程度的关键因素之一。

有多种防止回流电子的结构，比如在收集极的末端引入收集极针和采用非圆柱对称结构等。

发明内容

本发明的目的是提供一种三级降压收集极，该三级降压收集极结构防止了电子的回流，且不用增加供电电源的级数，与传统的三级降压收集极的电源完全一致。

为了实现上述目的，本发明提供了一种三级降压收集级结构，该收集级结构包括沿电子束传递方向依次同轴设置的第一级收集级、第二级收集级、插入收集级和第三级收集级，所述第一级收集级的电压与所述插入收集级的电位相同，且所述第一级收集级、第二级收集级和第三级收集级的电压依次减小。

优选地，所述第一级收集级的电压等于慢波系统的电压乘以0.7-0.9；

所述第二级收集级的电压等于慢波系统的电压乘以0.3-0.5。

优选地，所述第二级收集级的轴向长度与所述插入收集级的轴向长度之比为7比3。

优选地，所述第一级收集级、第二级收集级、插入收集级和第三级收集级依次安装固接。

优选地，所述第一级收集级的引线和所述插入收集级的引线连接于相同的引线端子。

优选地，该收集级结构包括：供电电源，所述供电电源提供所述第一级收集级、第二级收集级、插入收集级和第三级收集级的电压。

通过上述的实施方式，本发明的将第二级收集极分成两部分，其中前一部分电压与原第二级收集级电压相同，后一部分电压则与第一级收集级电压相等。相当于在第二级收集极与第三级收集级之间增加了一个新的电位与第一级收集级相等的电极。电子在第二级收集极与第三级收集级之间能获得一个向第三级收集级的牵引力。同时在第二级收集极与第三级收集级之间增加的与第一级收集级等电位的电场分布，能够较大的抑制第二级收集极和第三级收集级电极上的回流电子和二次电子，因为增加的电极与第一级收集级同电位，所以不用增加供电电源的级数，与传统的三级降压收集极的电源完全一致。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是说明本发明的优选实施方式的三级降压收集级结构的结构示意图。

附图标记说明

1 第一级收集级 2 第二级收集级

3 插入收集级 4 第三级收集级

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指如图1所示的上下左右。“内、外”是指具体轮廓上的内与外。“远、近”是指相对于某个部件的远与近。

本发明提供一种三级降压收集级结构，该收集级结构包括沿电子束传递方向依次同轴设置的第一级收集级1、第二级收集级2、插入收集级3和第三级收集级4，所述第一级收集级1的电压与所述插入收集级3的电位相同，且所述第一级收集级1、第二级收集级2和第三级收集级4的电压依次减小。

通过上述的实施方式，本发明的将第二级收集极分成两部分，其中前一部分电压与原第二级收集级2电压相同，后一部分电压则与第一级收集级1电压相等。相当于在第二级收集极与第三级收集级4之间增加了一个新的电位与第一级收集级1相等的电极。电子在第二级收集极与第三级收集级4之间能获得一个向第三级收集级4的牵引力。同时在第二级收集极与第三级收集级4之间增加的与第一级收集级1等电位的电场分布，能够较大的抑制第二级收集极和第三级收集级4电极上的回流电子和二次电子，因为增加的电极与第一级收集级1同电位，所以不用增加供电电源的级数，与传统的三级降压收集极的电源完全一致。

以下结合附图1对本发明进行进一步的说明，在本发明中，在某Ku波段1000W行波管中。在使用传统的三级降压收集极时，各级电压分别为：电源电压6.5kV，第一级收集极电压5.25kV，第二级收集极电压3.5kV，第三级收集极电压1.8kV，此时整管的效率为22％，电子流通率为87％。

在以上的管子中，改用本发明所述的插入收集级3后，各级电压分别为：US＝6.5kV，UC1＝5.25kV，UC2＝2.7kV，UC2＝1.8kV，此时整管的效率为25.3％，电子流通率为91％。电子流通率的改善主要是因为增加的收集极减小了回流电子的原因。因为第二级收集极电压的下降和回流电流的减小，整管效率也得到了一定幅度的提升。

在本发明的一种具体实施方式中，所述第一级收集级1的电压等于慢波系统的电压乘以0.7-0.9；

所述第二级收集级2的电压等于慢波系统的电压乘以0.3-0.5。

在该种实施方式中，为了不改变原第二级收集级2的结构，所述第二级收集级2的轴向长度与所述插入收集级3的轴向长度之比为7比3。在这样的比例下，电子流通率最高。

在该种实施方式中是，所述第一级收集级1、第二级收集级2、插入收集级3和第三级收集级4依次安装固接。从而提高整管的效率。

在该种实施方式中，所述第一级收集级1的引线和所述插入收集级3的引线连接于相同的引线端子。从而实现工作电位相同。

在该种实施方式中，该收集级结构包括：供电电源，所述供电电源提供所述第一级收集级1、第二级收集级2、插入收集级3和第三级收集级4的电压。通过上述的方式供电电源不需要做任何的更改。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (6)

1.一种三级降压收集级结构，其特征在于，该收集级结构包括沿电子束传递方向依次同轴设置的第一级收集级(1)、第二级收集级(2)、插入收集级(3)和第三级收集级(4)，所述第一级收集级(1)的电压与所述插入收集级(3)的电位相同，且所述第一级收集级(1)、第二级收集级(2)和第三级收集级(4)的电压依次减小。

2.根据权利要求1所述的三级降压收集级结构，其特征在于，所述第一级收集级(1)的电压等于慢波系统的电压乘以0.7-0.9；

所述第二级收集级(2)的电压等于慢波系统的电压乘以0.3-0.5。

3.根据权利要求1所述的三级降压收集级结构，其特征在于，所述第二级收集级(2)的轴向长度与所述插入收集级(3)的轴向长度之比为7比3。

4.根据权利要求1所述的三级降压收集级结构，其特征在于，所述第一级收集级(1)、第二级收集级(2)、插入收集级(3)和第三级收集级(4)依次安装固接。

5.根据权利要求1所述的三级降压收集级结构，其特征在于，所述第一级收集级(1)的引线和所述插入收集级(3)的引线连接于相同的引线端子。

6.根据权利要求1所述的三级降压收集级结构，其特征在于，该收集级结构包括：供电电源，所述供电电源提供所述第一级收集级(1)、第二级收集级(2)、插入收集级(3)和第三级收集级(4)的电压。