CN109767963B - 一种具有弯波导结构的速调管 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有弯波导结构的速调管，包括高频段、具有弯曲部的输出波导和电磁聚焦系统，其中，输出波导包括有与输出腔气密结合的纵切面呈圆弧状的第二波导部。第二波导部在在沿输出腔径向方向上与输出腔结合后，其延伸方向由垂直于输出腔轴向的方向转变为沿输出腔轴向的方向，这一结构利于在输出腔外部设置聚焦线圈，有效解决了输出腔内电磁场聚焦的问题。本发明在实现输出腔外加载聚焦线圈的同时，没有改变输出波导的口径尺寸，不会对输出波导的耐压性产生影响。本发明提供的第一线圈骨架比其它线圈骨架外径只增大了20～30mm，结构简单，安装方便，具有良好的应用前景。

Description

一种具有弯波导结构的速调管

技术领域

本发明涉及微波电子学技术领域，更具体地，涉及一种具有弯波导结构的速调管。

背景技术

大功率速调管是一种基于速度调制原理将电子注能量转换成微波能量的微波真空器件，它具有高功率、高增益、高效率、高稳定性和长寿命等优点。速调管由电子枪、高频互作用段、高频输入和输出系统、聚焦系统、收集极等部分组成。目前速调管中聚焦系统与输出波导的配合设计对于速调管的性能及其重要。

目前聚焦系统的设计主要采用两种方式，一种设计是将输出波导设计成扁波导，使得输出波导在电子注运行方向上的尺寸尽量小，从而不影响在输出波导位置添加聚焦线圈。该设计结构能够解决聚焦问题，但是其使用存在较大限制，对于较低频段和高功率应用，扁波导耐压不足，存在严重的波导打火风险。另一种设计是在输出波导位置不加载线圈，只在其它位置加载线圈，输出波导方向与电子注方向垂直(如图1所示)。该设计结构简单，但是输出腔位置的磁场较弱，电子注质量会在输出波导位置下降，使得输出腔位置产生热量增加、输出功率减小的同时，还会增大输出腔位置的散热负担，因此该结构不适用于高峰值功率、高平均功率的速调管。

因此，需要提供一种具有新型波导结构的速调管。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有弯波导结构的速调管。

为达到上述发明目的，本发明采用了下述技术方案：

一种具有弯波导结构的速调管，包括：

包括有输出腔的高频段；

具有弯曲部的输出波导；以及

电磁聚焦系统，所述电磁聚焦系统包括套置在输出腔外的第一线圈骨架以及固定在其上的聚焦线圈。

优选地，所述输出波导包括第一波导部和第二波导部，所述第二波导部的纵切面呈圆弧状；所述第二波导部的两端分别与第一波导部和输出腔气密结合。

优选地，所述速调管还包括有高频段中除输出腔之外的其它腔体外套置的第二线圈骨架以及固定在其上的聚焦线圈。

优选地，所述第一线圈骨架和第二线圈骨架外皆设置有凹槽，所述线圈骨架通过凹槽与聚焦线圈固定结合。

优选地，所述第一线圈骨架的外壁是与所述输出腔同轴的圆环，所述第一线圈骨架外径比所述第二线圈骨架外径大20～30mm。

优选地，所述第二波导部与第一波导部通过卡接结构气密结合。

优选地，所述电磁聚焦系统还包括有收集极，所述输出腔沿其轴向方向上通过输出磁屏与所述收集极气密结合。

优选地，所述输出磁屏上形成有供第二波导部通过的通道。

优选地，所述第二波导部的纵切面呈弯曲90度的圆弧，所述第一波导部由靠近第二波导部一端指向远离第二波导部一端的口径不断增大。

优选地，所述第一波导部远离第二波导部的一端气密结合有输出窗。

本发明的有益效果如下：

本发明提供一种具有弯波导结构的速调管，该速调管的输出波导具有弯曲部，弯曲部为纵切面呈圆弧状的第二波导部，第二波导部在沿输出腔径向方向上与输出腔结合后，其延伸方向由垂直于输出腔轴向的方向转变为沿输出腔轴向的方向，这一结构有利于在输出腔外部设置聚焦线圈，有效解决了输出腔内电磁场聚焦的问题。

本发明在实现输出腔外加载聚焦线圈的同时，没有改变输出波导的口径尺寸，不会对输出波导的耐压性产生影响，不存在打火风险，适用于较低频段和高功率的速调管应用。

本发明提供的第一线圈骨架为绝缘材料，在为聚焦线圈提供支撑作用的同时，可以将第二波导部与聚焦线圈隔离，且第一线圈骨架的外径比其它线圈骨架外径只增大了20～30mm，结构简单，安装方便，具有良好的应用前景。

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示出具有直波导的速调管结构示意图。

图2示出本发明提供的具有弯波导结构的速调管结构示意图。

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。

在输出腔11径向方向上设置与电子注方向垂直的输出波导2，使输出腔11外部无法加载线圈，输出腔11位置的磁场较弱，从而使输出腔11位置产热量增加、输出功率下降；为了解决这一问题，现有技术采用了扁输出波导2设计，使输出波导2在电子注运行方向上的尺寸尽量的小，从而满足在输出腔11外加载线圈的需求，但是由于扁波导耐压不足，存在严重的波导打火风险，其使用存在较大限制。

本发明提供一种具有弯波导结构的速调管，如附图2所示，包括：

包括有输出腔11的高频段1；

具有弯曲部的输出波导2；以及

电磁聚焦系统，所述电磁聚焦系统包括套置在输出腔11外的第一线圈骨架31以及固定在其上的聚焦线圈4。

需要说明的是，所述输出波导2包括第一波导部21和第二波导部22，所述第二波导部22的纵切面呈圆弧状；所述第二波导部22的两端分别与第一波导部21和输出腔11气密结合。电磁聚焦系统还包括有高频段1中除输出腔11之外的其它腔体外套置的第二线圈骨架32以及固定在其上的聚焦线圈4。

在沿输出腔11径向方向上与输出腔11结合后，纵切面呈圆弧状的第二波导部22的延伸方向由垂直于输出腔11轴向的方向转向了沿输出腔11轴向的方向，这就大大减小了输出波导2在输出腔11径向方向上的延伸距离，使在输出腔11外围套置第一线圈骨架31成为可能。在具体的实施方式中，所述第一线圈骨架31的内壁可以是紧贴输出腔11外壁和输出腔11附近第二波导部22的外壁的；亦可以是通过支撑部件与输出腔11外壁和输出腔11附近第二波导部22的外壁结合固定，只要可以实现第一线圈骨架31套置在所述输出腔11和输出腔11附近的第二波导部22的外部的方案都在本发明的保护范围内。

在具体的实施过程中，第一线圈骨架31外结合有聚焦线圈4，可以为输出腔11提供合适的磁场，有效的解决了输出腔11内电磁场聚焦的问题。此外，本发明在实现输出腔11外加载聚焦线圈4的同时，没有改变输出波导2的口径尺寸，不会对输出波导2的耐压性产生影响，不存在打火风险，适用于较低频段和高功率的速调管应用。

在具体的实施方式中，所述第一线圈骨架31的材质为绝缘材料，其外壁形成有环绕一周的第一凹槽，通过第一凹槽与聚焦线圈4固定结合。绝缘材料制成的第一线圈骨架31在为加载聚焦线圈4提供支撑骨架的同时，也将第二波导部22与聚焦线圈4有效的隔离开来。且第一线圈骨架结构31简单，安装方便。

在具体的实施方式中，高频段1中除输出腔11之外的其它腔体外也套置有第二线圈骨架32，第二线圈骨架32外壁形成有环绕一周第二凹槽，通过第二凹槽固定结合有聚焦线圈4。该聚焦线圈4为高频段1中电子注提供磁场。

在具体的实施过程中，所述第一线圈骨架31的内壁为了套置在第二波导部22和输出腔11外部而可能会具有不规则的形状，但是为了保证输出腔11内电磁场的均匀分布，第一线圈骨架31的外壁需要是与输出腔11同轴的圆环，进而使固定结合在第一线圈骨架31外壁的聚焦线圈4在各个方向上为输出腔11提供的电磁场都相等，使输出腔11内电磁场均匀分布。在本优选的实施方式中，采用本发明提供的弯波导结构，所述第一线圈骨架31外径比第二线圈骨架32外径大20～30mm，这一尺寸对于实际应用基本不产生影响，具有良好的应用前景。

在优选的实施方式中，为了提高第二波导部22与第一波导气密结合程度，便于后续加工工艺的操作，可以在第二波导部22的端部形成环绕一周的卡槽，对应的第一波导部21的端部形成卡接的环绕一周的卡接凸起，通过卡槽与卡接凸起的配合，使两者可以紧密贴合，便于后续工艺的进行。当然在具体的实施过程中，本领域技术人员亦可以设置其它形式的有利于第二波导部22与第一波导部21气密结合的结构，本发明对此不加以限制。

在优选的实施方式中，所述速调管还包括有收集极6，所述输出腔11沿其轴向方向上通过输出磁屏5与所述收集极6气密结合。本领域技术人员可以理解的是，在本发明中，随着第二波导部22的延伸，延伸方向由最初沿输出腔11径向方向逐渐向输出腔11的轴向方向转变，在具体的实施方式中，所述输出磁屏5上形成有供第二波导部22通过的通道51，随着第二波导部22的延伸，会完全穿过通道51。

在优选的实施方式中，为了使速调管整体小型化，在沿输出腔11的径向方向上，波导的延伸长度不能过长，因此需要通过第二波导完全改变波导的延伸方向，将其由沿输出腔11径向的延伸完全转变为沿输出腔11轴向方向上的延伸。在本发明中，采用的措施为，将第二波导部22的纵切面设计为弯曲90度的圆弧，与第二波导气密结合的第一波导部21可以为完全沿着输出腔11轴向延伸的直波导。

在具体的实施方式中，由于第一波导部21与输出窗23连接处的口径为标准值，而为了减少波导在输出腔11径向方向上的延伸距离，在满足使用条件的情况下，尽量减小第二波导部22口径，因此一般情况下第二波导部22的口径都会小于第一波导部21与输出窗23连接处的口径，导致第一波导部21分别与第二波导部22和输出窗23对接的两个端部的口径大小就会不一致。本发明提供的第一波导部21由靠近第二波导部22一端指向远离第二波导部22一端的口径不断增大，实现了由第二波导部22小口径到输出窗23标准口径的过渡。

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 (9)

1.一种具有弯波导结构的速调管，其特征在于，包括：

包括有输出腔的高频段；

具有弯曲部的输出波导；以及

电磁聚焦系统，所述电磁聚焦系统包括套置在输出腔外的绝缘材料的第一线圈骨架以及固定在其上的聚焦线圈，其中，所述输出波导包括第一波导部和第二波导部，所述第二波导部的纵切面呈弯曲的圆弧状；所述第二波导部的两端分别与第一波导部和输出腔气密结合，所述第一线圈骨架将第二波导部与聚焦线圈隔离开。

2.根据权利要求1所述的速调管，其特征在于，所述电磁聚焦系统还包括有高频段中除输出腔之外的其它腔体外套置的第二线圈骨架以及固定在其上的聚焦线圈。

3.根据权利要求2所述的速调管，其特征在于，所述第一线圈骨架和第二线圈骨架外皆设置有凹槽，所述线圈骨架通过凹槽与聚焦线圈固定结合。

4.根据权利要求3所述的速调管，其特征在于，所述第一线圈骨架的外壁是与所述输出腔同轴的圆环，所述第一线圈骨架外径比所述第二线圈骨架外径大20~30mm。

5.根据权利要求1所述的速调管，其特征在于，所述第二波导部与第一波导部通过卡接结构气密结合。

6.根据权利要求1所述的速调管，其特征在于，所述速调管还包括有收集极，所述输出腔沿其轴向方向上通过输出磁屏与所述收集极气密结合。

7.根据权利要求6所述的速调管，其特征在于，所述输出磁屏上形成有供第二波导部通过的通道。

8.根据权利要求1所述的速调管，其特征在于，所述第二波导部的纵切面呈弯曲90度的圆弧，所述第一波导部由靠近第二波导部一端指向远离第二波导部一端的口径不断增大。

9.根据权利要求1所述的速调管，其特征在于，所述第一波导部远离第二波导部的一端气密结合有输出窗。

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