CN106470020B - 用于阴极的控制极部件、阴极组件及正交场放大器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于阴极的控制极部件，包括控制极组件和绝缘冷却水管，控制极组件包括引线、水冷组件和控制极。水冷组件包括顶盖，顶盖内同轴设置的水管接头、引线接筒和绝缘陶瓷。绝缘冷却水管的一端用作冷却水入水口，另一端与水管接头连接，水管接头上形成有连通绝缘冷却水管内外空间的开口，引线设置于绝缘冷却水管中，其一端用作信号输入端，另一端与引线接筒连接。本发明中，熄火脉冲信号由引线加到控制极上，同时冷却水对控制极和阴极进行冷却。绝缘介质的冷却水管，可使控制极与阴极间的旁路电阻增加一个数量级，保证熄灭脉冲信号能全部加到控制极上。这从根本上消除管子工作中因熄灭不彻底而引起的打火，提高了正交场放大器的可靠性。

Description

用于阴极的控制极部件、阴极组件及正交场放大器

技术领域

本发明涉及微波真空电子器件。更具体地，涉及一种用于阴极的控制极部件、带有该控制极部件的阴极组件及正交场放大器。

背景技术

正交场放大器(Crossed-Field Amplifier CFA)作为雷达发射机核心微波功率器件，具有工作电压低、效率高、瞬时带宽宽、相位稳定性好、冷阴极工作、不需预热、快速启动以及寿命长等优点，是高机动武器装备的优选微波源之一，在现在军事装备中具有非常重要的核心优势。采用直流工作控制极脉冲调制工作方式正交场放大器易于脉冲编码，雷达整机的结构更为简单，系统的机动性可大大提高，国内外得到广泛应用。

现有技术中，直流工作控制极脉冲调制工作方式正交场放大器被广泛应用于各种雷达系统，最典型的系统为美国“宙斯盾”雷达系统；在国内该类器件也在国土警戒雷达中得到应用。但是随着雷达技术的发展，雷达整机对正交场放大器可靠性要求进一步提高，提高正交场放大器可靠性变得十分迫切。控制极设计是影响正交场放大器工作可靠性的重要因素之一，因此，寻找一种能提高正交场放大器工作可靠性的新型控制极结构，就显得十分必要了。

正交场放大器的控制极需装在阴极上，并与阴极绝缘，施加在阴极上的激励脉冲停止后，控制极吸收空间残余电子来抑制放大器的杂模振荡。

直流工作控制极脉冲调制正交场放大器工作方式是阴极上加负直流高压，电流由高频脉冲信号激励开启。而当激励脉冲停止后，直流高压仍然存在，此时作用空间残余的电子会产生振荡。通常在高频脉冲信号的后沿，适时地加上一个熄火脉冲信号，可吸收放大器管内产生寄生振荡的残留电子。若所需要的熄火脉冲信号因为某些原因不能全部加到控制极上时，空间残余的电子就不会被全部吸收。这些未被吸收的残余电子将引起寄生振荡，甚至引起正交场放大器打火，导致正交场放大器工作可靠性降低。一般正交场放大器阴极控制极的结构，如图1中有剖面线部分所示，通常把通电和冷却功能合二为一，用金属管来实现。用一根金属管外壁充当导线，管内通冷却水，金属水管与外部件的连接、金属水管与控制极部件的冷却组件的连接均用螺纹连接实现。由于在螺纹连接处有一定存在的接触电阻，正交场放大器在长期工作中，由于电化学作用，使螺纹连接处出现腐蚀，接触电阻不断增大，使通过金属管施加到控制极上的熄火脉冲信号幅度逐渐减小，不能完全吸收空间残余的电子。剩余的残余电子会引起正交场放大器振荡，造成低电平固态视频激励回路的多重触发和不正常的高工作比，导致正交场放大器过荷打火，大大降低了正交场放大器工作可靠性。

因此，需要提供一种能够使正交场放大器稳定可靠工作的控制极部件、带有这种控制极部件的阴极组件及正交场放大器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种正交场放大器的控制极部件，以期减少器件工作中的打火几率，同时满足阴极及控制极的散热要求，从而提高正交场放大器的可靠性。

为达到上述目的，本发明提供一种用于阴极的控制极部件，包括控制极组件和绝缘冷却水管，该控制极组件包括引线、水冷组件和控制极，

该水冷组件包括顶盖，顶盖内同轴设置的水管接头、引线接筒和绝缘陶瓷，

所述绝缘冷却水管的一端用作冷却水入水口，另一端与水冷组件的水管接头连接，该水管接头上形成有连通绝缘冷却水管内外空间的开口，

引线设置于绝缘冷却水管中，其一端用作信号输入端，另一端与水冷组件的引线接筒连接。

优选地，所述引线与引线接筒采用钎焊连接。

优选地，所述绝缘冷却水管与所述水管接头物理连接。

优选地，所述水冷组件的顶盖、水管接头、引线接筒和控制极均为钎焊连接。

本发明进一步提供一种阴极组件，该阴极组件包括阴极支柱、外部件和控制极部件，该控制极部件包括控制极组件和绝缘冷却水管，该控制极组件包括引线、水冷组件和控制极，

该水冷组件包括顶盖，顶盖内同轴设置的水管接头、引线接筒和绝缘陶瓷，

所述绝缘冷却水管与所述阴极支柱同轴地安装在外部件和阴极支柱内，其一端用作冷却水入水口，另一端与水冷组件的水管接头连接，该水管接头上形成有开口，用于连通绝缘水管内部和绝缘水管与阴极支柱之间的空间，该空间连通至形成在外部件上的冷却水出水口，

引线设置于绝缘冷却水管中，其一端连接熄火信号输入端，另一端与水冷组件的引线接筒连接。

优选地，所述引线与引线接筒采用钎焊连接。优选地，所述引线的输入端与外部件采用氩弧焊连接。

优选地，所述水冷组件的顶盖、水管接头、引线接筒和控制极均为钎焊连接。

优选地，所述绝缘冷却水管与所述水管接头物理连接。

优选地，所述绝缘冷却水管与所述外部件螺纹连接。

优选地，设置在所述外部件上的冷却水出水口垂直于所述冷却水入水口设置。

优选地，所述绝缘冷却水管的材料为聚四氟乙烯；优选地，所述引线采用无氧铜导线。

本发明进一步提供一种正交场放大器，包括如如上所述的阴极组件。

本发明的有益效果如下：

根据本发明的控制极部件，熄火脉冲信号由引线加到控制极上，同时冷却去离子水对控制极和阴极进行冷却，保证控制极及阴极的散热，这样通电与冷却互不影响，同时，绝缘介质的冷却水管，可使控制极与阴极间的旁路电阻增加一个数量级，旁路电阻的增加，可大大减小了熄灭脉冲电流的分流，保证熄灭脉冲信号能全部加到控制极上，可从根本上消除管子工作中因熄灭不彻底而引起的打火，提高正交场放大器的可靠性。

根据本发明的控制极部件，采用控制极、引线、水冷组件等用钎焊进行焊接，引线与外部件用氩弧焊焊接，绝缘冷却水管用与控制极物理连接，与外部件用螺纹连接方式。这种阴极控制极结构设计降低了施加在正交场放大器上熄火脉冲信号的损耗，保证了熄火脉冲信号能全部加载到控制极上，消除了现有技术正交场放大器中出现的振荡，克服了正交场放大器因熄火不彻底而引起的打火，使正交场放大器的可靠性得到显著提高。根据本发明的控制极部件结构，控制极及阴极冷却得到改善，使正交场放大器的性能得到进一步改善。

将本发明请求保护的控制极部件应用到直流工作控制极脉冲调制的正交场放大器中，可提高正交场放大器的工作可靠性，有非常好的应用前景。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出现有技术控制极部件的正交场放大器结构示意图。

图2示出带有根据本发明的控制极部件的正交场放大器结构示意图。

图3示出根据本发明的控制极部件结构示意图。

图4示出根据本发明的控制极部件中水冷组件结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图2、图3和图4所示，示出一种直流工作控制极脉冲调制的正交场放大器的阴极组件，该阴极组件包括阴极支柱、外部件和控制极部件。控制极部件包括控制极组件和绝缘冷却水管，控制极组件包括引线、水冷组件和控制极。绝缘冷却水管与所述阴极支柱同轴地安装，其一部分位于阴极支柱内，其外壁与阴极支柱内壁形成有空间，绝缘水管的另一部分位于外部件内。绝缘水管位于外部件内的一端通过外部件的入水口用作阴极组件冷却水入水口。绝缘水管位于阴极支柱内的另一端与水冷组件连接。通过水冷组件，绝缘水管内部空间与形成在其外壁与阴极支柱内壁之间的空间连通，冷却水从绝缘水管内流通该空间中，并经形成在外部件上的冷却水出水口流出，形成冷却水回路，实现对控制极部件以及整个阴极组件的冷却。控制极组件的引线设置于绝缘冷却水管中，其一端连接至正交场放大器熄火信号输入端，另一端与水冷组件连接，熄火信号通过水冷组件连接至控制极。

如图3所示，本发明提供的一种用于阴极的控制极部件，包括控制极组件和绝缘冷却水管。控制极组件包括引线、水冷组件和固定在水冷组件外的控制极。水冷组件进一步包括金属材质的顶盖、水管接头和引线接筒以及绝缘陶瓷。水管接头用于固定绝缘冷却水管，位于水管接头内的引线接筒用于将引线连接到顶盖以便将熄火脉冲通过顶盖传递至控制极。优选地，水管接头和引线接筒垂直地固定在顶盖内。环状绝缘陶瓷用于将控制极部件与阴极绝缘。控制极组件中的控制极控制极、引线、水冷组件钎焊而成。

绝缘冷却水管位于外部件内的一端优选通过螺纹连接与外部件连接，通过外部件的入水口用作阴极组件冷却水入水口。绝缘水管位于阴极支柱内的另一端与水冷组件的水管接头连接。该水管接头上形成有开口，用于连通绝缘水管内部和绝缘水管与阴极支柱之间的空间，该空间连通至形成在外部件上的冷却水出水口。绝缘冷却水管与外部件上的进水口的连接采用螺纹连接。由于绝缘冷却水管在正交场放大器中垂直设置，为简化结构和方便安装，绝缘冷却水管与水管接头的连接采用物理连接。在一个优选实施例中，水管接头为楔形筒状，绝缘冷却水管以其内径与水管接头的外径配合连接。为了增加旁路电阻，绝缘冷却水管的材料优选为聚四氟乙烯。引线设置于绝缘冷却水管的内空间中，且引线的一端与正交场放大器的外部件上的熄火脉冲信号输入端连接，为了密封和焊接方便，引线与外部件通常用氩弧焊焊接。引线的另一端与水冷组件中的金属顶盖通过钎焊连接。为了减小引线电阻，引线由具有小的电阻率的金属材料制成，优选采用无氧铜导线。采用绝缘冷却水管把引线与阴极隔离，降低了控制极熄灭信号的损耗，减少了器件工作中的打火问题。

在正交场放大器工作时，控制极输入的熄灭脉冲信号由引线通过金属顶盖加到控制极上，去离子冷却水由正交场放大器的外部件上的冷却水入水口通过绝缘冷却水管注入水冷组件，以吸收阴极和控制极的热量，吸收热量后的冷却水通过阴极支柱由正交场放大器的外部件上的冷却水出水口流出，带走阴极工作中产生的热量。冷却水流出的过程不必额外增加吸力，因为正交场放大器的外部件上的冷却水入水口、绝缘冷却水管、水冷组件、阴极支柱和正交场放大器的外部件上的冷却水出水口形成通道。采用这种水冷结构，兼顾对控制极及阴极冷却，使大功率直流工作正交场放大器的可靠性得到显著提高。

根据本发明的一个优选实施例，保护一种具有如上所述直流工作控制极脉冲调制的正交场放大器的阴极组件的正交场放大器。正交场放大器的熄火脉冲调制器的负载有两部分，相当于两个电阻的并联电路。熄火脉冲电流分为两部分：一是正交场放大器工作中要支取的电流，二是去离子冷却水例如高纯水形成的旁路电阻流过的电流。这种结构由于传输熄火脉冲电流引线的电阻很小，且工作中引线电阻不会发生变化，熄火电流在引线上几乎不会损耗。同时，由于引线与阴极支柱之间有绝缘介质水管隔离，使引线与阴极间形成的旁路电阻提高了一个数量级，因而通过的旁路的电流大大减少。因此，在同样条件下，可使熄火脉冲调制器的负载大大减轻。因此具有本发明的阴极控制极部件的正交场放大器的工作就会更稳定，更可靠。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种用于阴极的控制极部件，其特征在于，该控制极部件包括控制极组件和绝缘冷却水管，该控制极组件包括引线、水冷组件和控制极，

该水冷组件包括顶盖，顶盖内同轴设置的水管接头、引线接筒和绝缘陶瓷，

所述绝缘冷却水管的一端用作冷却水入水口，另一端与水冷组件的水管接头连接，该水管接头上形成有连通绝缘冷却水管内外空间的开口，

引线设置于绝缘冷却水管中，其一端用作信号输入端，另一端与水冷组件的引线接筒连接；

所述引线与引线接筒采用钎焊连接；

所述绝缘冷却水管与所述水管接头物理连接。

2.根据权利要求1所述的控制极部件，其特征在于，所述水冷组件的顶盖、水管接头、引线接筒和控制极均为钎焊连接。

3.一种阴极组件，其特征在于，该阴极组件包括阴极支柱、外部件和控制极部件，该控制极部件包括控制极组件和绝缘冷却水管，该控制极组件包括引线、水冷组件和控制极，

该水冷组件包括顶盖，顶盖内同轴设置的水管接头、引线接筒和绝缘陶瓷，

所述绝缘冷却水管与所述阴极支柱同轴地安装在外部件和阴极支柱内，其一端用作冷却水入水口，另一端与水冷组件的水管接头连接，该水管接头上形成有开口，用于连通绝缘水管内部和绝缘水管与阴极支柱之间的空间，该空间连通至形成在外部件上的冷却水出水口，

引线设置于绝缘冷却水管中，其一端连接熄火信号输入端，另一端与水冷组件的引线接筒连接；

所述引线与引线接筒采用钎焊连接；

所述绝缘冷却水管与所述水管接头物理连接。

4.根据权利要求3所述的阴极组件，其特征在于，所述引线的输入端与外部件采用氩弧焊连接。

5.根据权利要求3所述的阴极组件，其特征在于，所述水冷组件的顶盖、水管接头、引线接筒和控制极均为钎焊连接。

6.根据权利要求3所述的阴极组件，其特征在于，所述绝缘冷却水管与所述外部件螺纹连接。

7.根据权利要求3所述的阴极组件，其特征在于，设置在所述外部件上的冷却水出水口垂直于所述冷却水入水口设置。

8.根据权利要求3所述的阴极组件，其特征在于，所述绝缘冷却水管的材料为聚四氟乙烯。

9.根据权利要求3所述的阴极组件，其特征在于，所述引线采用无氧铜导线。

10.一种正交场放大器，包括如权利要求3所述的阴极组件。