CN109671603A - 一种行波管多级降压收集极 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种行波管多级降压收集极，包括具有内腔的绝缘瓷筒，收容固定在所述绝缘瓷筒内腔中的内收集极，以及固设在绝缘瓷筒外壁上的外收集极；所述内收集极包括沿绝缘瓷筒轴向配置的前级收集极和末级收集极；所述末级收集极包括有本体部，所述本体部至少包括底壁部；所述底壁部上形成有朝向电子注注入方向的，且与前级收集极同轴设置的第一锥状凸起；所述末级收集极还包括有形成于本体部上的凸起结构。本发明解决了现有行波管多级降压收集极电子注长时间直接轰击末级收集极，导致末级收集极局部能量过大，使得行波管的寿命及可靠性下降，且由于返流率高，收集效率低的问题。

Description

一种行波管多级降压收集极

技术领域

本发明涉及真空微波电子器件领域。更具体地，涉及一种行波管多级降压收集极。

背景技术

随着空间电子技术的发展，用于遥感的星载合成孔径雷达(SAR)卫星成为研究热点，星载SAR卫星能克服云雾雨雪和夜暗条件的限制对地面目标成像，可全天时、全天候、高分辨率、大幅面对地观测，在军事领域和民用领域都可发挥重要作用。大功率脉冲空间行波管作为星载SAR雷达的核心电子器件，对功率、效率、可靠性等性能上都提出了更高的要求。

在已有行波管研制中，对机载和地面的大功率脉冲行波管的效率要求并不高，一般均采用1～3级降压收集极，空间行波管要求效率较高，一般设计为4级降压收集极，收集极内电极形状均根据电子注状态进行仿真优化设计。对于大功率脉冲空间行波管，其发射电流大，如果电子注长时间直接轰击在末级电极上，将使行波管的寿命及可靠性下降。通常末级收集极包括有一个前探尖锥状结构，以便对电子注进行分散，降低返流率，但该种结构的末级收集极任然无法有效解决大电流电子直接轰击在末级电极上导致的末级收集极局部能量过大导致行波管的寿命及可靠性下降的问题。

因此，需要提供一种新的以适用大功率脉冲行波管的多级降压收集极。

发明内容

鉴于上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种行波管多级降压收集极，以解决现有行波管多级降压收集极电子注长时间直接轰击末级收集极，导致末级收集极局部能量过大，使得行波管的寿命及可靠性下降，且由于返流率高，收集效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种行波管多级降压收集极，包括具有内腔的绝缘瓷筒，收容固定在所述绝缘瓷筒内腔中的内收集极，以及固设在绝缘瓷筒外壁上的外收集极；所述内收集极包括沿绝缘瓷筒轴向配置的前级收集极和末级收集极；

所述末级收集极包括有本体部，所述本体部至少包括底壁部；

所述底壁部上形成有朝向电子注注入方向的，且与前级收集极同轴设置的第一锥状凸起；

所述末级收集极还包括有形成于本体部上的凸起结构。

此外，优选地方案是，所述凸起结构包括形成于所述底壁部上且朝向电子注注入方向的第二锥状凸起；该第二锥状凸起位于所述第一锥状凸起的外侧。

此外，优选地方案是，所述本体部还包括有由底壁部边缘向前级收集极方向延伸出的侧壁部，所述凸起结构包括形成于侧壁部内侧壁面上的第三锥状凸起。

此外，优选地方案是，在收集极轴向上，所述第二锥状凸起的轴向截面呈三角形；或者

所述第二锥状凸起的轴向截面呈直角三角形，该第二锥状凸起的轴向截面的外侧边为与收集极轴线平行的直角边，该第二锥状凸起的内侧边为与收集极轴线形成夹角的斜边。

此外，优选地方案是，在收集极轴向上，所述第三锥状凸起的轴向截面呈三角形；或者

所述第三锥状凸起的轴向截面呈直角三角形，该第三锥状凸起的轴向截面的靠近前级收集极的外侧边为与收集极轴线垂直的直角边，该第三锥状凸起的背离前级收集极的内侧边为与收集极轴线形成夹角的斜边。

此外，优选地方案是，所述第二锥状凸起被配置为环绕所述第一锥状凸起的连续的环状结构或者分段结构。

此外，优选地方案是，所述第三锥状凸起被配置为环绕所述侧壁部内侧壁面的连续的环状结构或者分段结构。

此外，优选地方案是，所述第二锥状凸起的高度大于所述第一锥状凸起的高度。

此外，优选地方案是，所述末级收集极包括有多层环绕所述第一锥状凸起的第二锥状凸起；在本体部轴线至本体部边沿的方向上，多层环绕所述第一锥状凸起的第二锥状凸起的高度递增。

此外，优选地方案是，在收集极的轴向方向上，所述末级收集极包括有形成在侧壁部内侧壁面上多层第三锥状凸起；

在末级收集极至前级收集极的方向上，多层第三锥状凸起的高度递增。

本发明的有益效果如下：

1、本发明与现有技术相比较，当电子注通过前级收集极进入末级收集极后，利用本发明在原有末级收集极结构基础上增加的其它锥状凸起结构，一部分电子经第一锥状凸起反射后产生的二次电子在其它锥状凸起结构作用下更加散乱，一部分电子在静电场的作用下可经锥状凸起结构反射散开，便于收集极对电子的收集，解决了大功率脉冲空间行波管收集极效率低的问题。

2、本发明通过对增加的锥状凸起的结构设计以及布置设计，利用多结构锥状凸起间的配合，对进入末级收集极腔体内散射后的电子起到阻挡作用，使电子难以返回高频互作用区，降低了电子返流率，电子会在各锥状凸起结构间反复偏转实现漫反射，进一步提高了收集极对电子的收集效率。

3、本发明提供的收集极，利用增加的锥状凸起，增大了末级收集极受电子轰击的轰击面积、收集面积，提高了收集极的散热效果，有效避免了多数电子直接轰击在末级电极上，导致末级收集极局部能量过大，行波管的寿命及可靠性下降的问题。

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示出本发明一种实施方式的收集极结构示意图。

图2示出本发明一种优选实施方式的收集极结构示意图。

图3示出本发明另一种优选实施方式的收集极结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

针对已有收集极设计技术，对大功率脉冲行波管直接承受大电流的轰击，行波管收集极效率不高，且返流较大，可靠性也存在隐患的问题。参照图1至图3所示，本发明提供一种行波管多级降压收集极，所述收集极包括具有内腔的绝缘瓷筒2，收容固定在所述绝缘瓷筒2内腔中的内收集极1，以及固设在绝缘瓷筒2外壁上的外收集极3；所述内收集极1包括沿绝缘瓷筒2轴向配置的前级收集极11和末级收集极12；

所述末级收集极12包括有本体部，所述本体部至少包括底壁部121；

所述底壁部121上形成有朝向电子注注入方向的，且与前级收集极11同轴设置的第一锥状凸起4；所述末级收集极12还包括有形成于本体部上的凸起结构，所述凸起结构被配置为可将轰击在末级收集极上的电子反射散开，具体地，当电子注通过前级收集极11进入末级收集极12后，利用本发明在原有末级收集极结构基础上增加的其它锥状凸起结构，一部分电子经第一锥状凸起4反射后产生的二次电子在其它锥状凸起结构作用下更加散乱，一部分电子在静电场的作用下可经锥状凸起结构反射散开，便于收集极对电子的收集，减少了返流电子，提高了收集效率，可解决大功率脉冲空间行波管收集极效率低的问题。

具体地，结合图1所示，图1示出本发明一种实施方式的收集极结构示意图。所述凸起结构包括形成于所述底壁部121上且朝向电子注注入方向的第二锥状凸起5；该第二锥状凸起5位于所述第一锥状凸起4的外侧。优选地，所述第二锥状凸起5的轴向截面呈三角形。本实施方式中，所述第二锥状凸起5可对一部分的电子经第一锥状凸起4反射后产生的二次电子能够起到进一步散射打乱的效果，此外，第二锥状凸起5还可对一部分在静电场作用下散开的电子提供进一步地反射散开，便于收集极对电子的收集。为了最大限度上增加电子的散射面积，提高末级收集极受电子轰击的轰击面积、收集面积，提高了收集极的散热效果，结合图示结构，优选地本实施方式中，所述第二锥状凸起5的轴向截面呈直角三角形，该第二锥状凸起5的轴向截面的外侧边51为与收集极轴线平行的直角边，该第二锥状凸起5的内侧边52为与收集极轴线形成夹角的斜边。此外，在本实施方式中，所述第二锥状凸起5的高度大于所述第一锥状凸起4的高度。此种结构带来的有益效果在于，避免电子经第一锥状凸起4散射后由第二锥状凸起5结构上方绕过，发生只有少数电子打在第二锥状凸起5上的问题。结合图1所示出的，本实施方式中，所述末级收集极12包括有多层环绕所述第一锥状凸起4的第二锥状凸起5；在本体部轴线至本体部边沿的方向上，多层环绕所述第一锥状凸起4的第二锥状凸起5的高度递增。此种结构带来的有益效果在于，能够在有限的末级收集极结构尺寸内，尽可能的增加电子的散射面积，以使收集极收集电子的效率更高，且利用多第二锥状凸起，增大末级收集极受电子轰击的轰击面积、收集面积，提高收集极的散热效果，有效避免多数电子直接轰击在末级电极上，导致末级收集极局部能量过大，行波管的寿命及可靠性下降的问题。

并且为了进一步增加电子在凸起结构之间的散射效果，且最大限度上收集电子，优选地，在收集极轴向上，所述第二锥状凸起5被配置为环绕所述第一锥状凸起4的连续的环状结构，但在其它实施方式中，所述第二锥状凸起也可被配置为分段结构，但可以理解的是，相应的收集极对电子的收集效果也会降低，对此本发明并不做限制。

对于所述第二锥状凸起5的形成方式，所述第二锥状凸起5可以为由本体部底壁部121表面向外隆起形成，或者是所述第二锥状凸起5为单独结构件，并通过焊接的方式结合固定在本体部的底壁部121表面上，本发明不做限制。

结合图2所示，图2示出本发明一种优选实施方式的收集极结构示意图。该实施方式中，所述本体部还包括有由底壁部121边缘向前级收集极11方向延伸出的侧壁部122，所述凸起结构包括形成于侧壁部122内侧壁面上的第三锥状凸起6。优选地，在收集极轴向上，所述第三锥状凸起6的轴向截面呈三角形。本实施方式提供的第三锥状凸起6除了能够同上述实施方式中的第二锥状凸起5起到对一部分的电子经第一锥状凸起4反射后产生的二次电子能够起到进一步散射打乱的效果，便于收集极对电子的收集之外，通过本体部底壁部121、侧壁部122以及第三锥状凸起6的配合能够形成一个收集腔体，并且由于第三锥状凸起6位于末级收集极12的头端，更加靠近电子注的进入位置，使得经第一锥状凸起4反射后产生的二次电子更加难以越过第三锥状凸起6返回高频互作用区，第三锥状凸起6起到散射以及阻挡电子作用，使得收集极的收集效果更佳。另外为了最大限度上增加电子的散射面积，提高末级收集极受电子轰击的轰击面积、收集面积，提高了收集极的散热效果，结合图示结构，优选地本实施方式中，所述第三锥状凸起6的轴向截面呈直角三角形，该第三锥状凸起6的轴向截面的靠近前级收集极11的外侧边61为与收集极轴线垂直的直角边，该第三锥状凸起6的背离前级收集极11的内侧边62为与收集极轴线形成夹角的斜边。

结合图2所示出的，优选地方案是，在收集极的轴向方向上，所述末级收集极12包括有形成在侧壁部122内侧壁面上多层第三锥状凸起6；在末级收集极12至前级收集极11的方向上，多层第三锥状凸起6的高度递增。此种结构带来的有益效果在于，能够在有限的末级收集极结构尺寸内，尽可能的增加电子的散射面积，以使收集极收集电子的效率更高，且利用多第三锥状凸起6，增大末级收集极12受电子轰击的轰击面积、收集面积，提高收集极的散热效果，多层第三锥状凸起6的高度配置，可最大限度上阻挡电子返回高频互作用区。

并且为了进一步增加电子在凸起结构之间的散射效果，且最大限度上收集电子，优选地，所述第三锥状凸起6被配置为环绕所述侧壁部122内侧壁面的连续的环状结构。但在其它实施方式中，所述第三锥状凸起也可被配置为分段结构，但可以理解的是，相应的收集极对电子的收集效果也会降低，对此本发明并不做限制。

对于所述第三锥状凸起6的形成方式，所述第三锥状凸起6可以为由侧壁部内侧壁面向外隆起形成，或者是所述第三锥状凸起6为单独结构件，并通过焊接的方式结合固定在侧壁部内侧壁表面，本发明不做限制。

另外本发明还提供另一种优选实施方式的收集极结构，结合图1至图3所示，图3示出本发明另一种优选实施方式的收集极结构示意图。该实施方式中，所述收集极包括具有内腔的绝缘瓷筒2，收容固定在所述绝缘瓷筒2内腔中的内收集极1，以及固设在绝缘瓷筒2外壁上的外收集极3；所述内收集极1包括沿绝缘瓷筒2轴向配置的前级收集极11和末级收集极12；所述末级收集极12包括有本体部，所述本体部包括底壁部121，以及由底壁部121边缘向前级收集极方向延伸出的侧壁部122。本实施方式中，所述底壁部121上形成有朝向电子注注入方向的，且与前级收集极11同轴设置的第一锥状凸起4，以及形成于本体部上的凸起结构。所述凸起结构包括形成于所述底壁部121上且朝向电子注注入方向的第二锥状凸起5，以及形成于侧壁部122内侧壁面上的第三锥状凸起6。优选地，所述第二锥状凸起5以及第三锥状凸起6均被配置为与第一锥状凸起4同轴设置。在本实施方式中，第二锥状凸起5与第三锥状凸起6的结构，配置方式以及有益效果在上述实施方式中均有所详细阐述，对于一样的内容部分此处不再赘述。但对于本实施方式中的末级收集极结构，其它实现的有益效果在于，利用第二锥状凸起5与第三锥状凸起6的多结构锥状凸起间的配合，进入末级收集极12收集腔体内的经第一次散射后电子会在各锥状凸起结构间反复偏转实现漫反射，起到更好的散射效果，并且通过第二锥状凸起与第三锥状凸起的配合能够更佳有效果的在电子散射的同时，阻挡电子返回高频互作用区，从效果上进一步降低了电子的返流率，进一步提高了收集极对电子的收集效率。

在实际使用的平均状态及情况下，本发明提供的收集极收集率可达85％以上，返流率可从原先的5％降至1％以下，较传统收集极收集效率能够提高3％～5％。此外本发明提供的收集极，不影响收集极径向尺寸，横向尺寸增加长度仅有绝缘间距5mm左右，均可通过简单零件加工来实现，该结构应用于大功率脉冲空间行波管，对行波管效率和可靠性提升有较好的效果。

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)

1.一种行波管多级降压收集极，包括具有内腔的绝缘瓷筒，收容固定在所述绝缘瓷筒内腔中的内收集极，以及固设在绝缘瓷筒外壁上的外收集极；所述内收集极包括沿绝缘瓷筒轴向配置的前级收集极和末级收集极；其特征在于，

所述末级收集极包括有本体部，所述本体部至少包括底壁部；

所述底壁部上形成有朝向电子注注入方向的，且与前级收集极同轴设置的第一锥状凸起；

所述末级收集极还包括有形成于本体部上的凸起结构。

2.根据权利要求1所述的收集极，其特征在于，所述凸起结构包括形成于所述底壁部上且朝向电子注注入方向的第二锥状凸起；该第二锥状凸起位于所述第一锥状凸起的外侧。

3.根据权利要求2所述的收集极，其特征在于，所述本体部还包括有由底壁部边缘向前级收集极方向延伸出的侧壁部，所述凸起结构包括形成于侧壁部内侧壁面上的第三锥状凸起。

4.根据权利要求2所述的收集极，其特征在于，在收集极轴向上，所述第二锥状凸起的轴向截面呈三角形；或者

所述第二锥状凸起的轴向截面呈直角三角形，该第二锥状凸起的轴向截面的外侧边为与收集极轴线平行的直角边，该第二锥状凸起的内侧边为与收集极轴线形成夹角的斜边。

5.根据权利要求3所述的收集极，其特征在于，在收集极轴向上，所述第三锥状凸起的轴向截面呈三角形；或者

所述第三锥状凸起的轴向截面呈直角三角形，该第三锥状凸起的轴向截面的靠近前级收集极的外侧边为与收集极轴线垂直的直角边，该第三锥状凸起的背离前级收集极的内侧边为与收集极轴线形成夹角的斜边。

6.根据权利要求2所述的收集极，其特征在于，所述第二锥状凸起被配置为环绕所述第一锥状凸起的连续的环状结构或者分段结构。

7.根据权利要求3所述的收集极，其特征在于，所述第三锥状凸起被配置为环绕所述侧壁部内侧壁面的连续的环状结构或者分段结构。

8.根据权利要求2所述的收集极，其特征在于，所述第二锥状凸起的高度大于所述第一锥状凸起的高度。

9.根据权利要求2所述的收集极，其特征在于，所述末级收集极包括有多层环绕所述第一锥状凸起的第二锥状凸起；在本体部轴线至本体部边沿的方向上，多层环绕所述第一锥状凸起的第二锥状凸起的高度递增。

10.根据权利要求3所述的收集极，其特征在于，在收集极的轴向方向上，所述末级收集极包括有形成在侧壁部内侧壁面上多层第三锥状凸起；

在末级收集极至前级收集极的方向上，多层第三锥状凸起的高度递增。