CN110189970A - 一种收集极以及包括该收集极的行波管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种收集极，所述收集极包括至少一个收集极本体以及由收集极本体引出的收集极引线，所述收集极引线包括引线本体以及包裹在引线本体外的电磁屏蔽层。所述行波管包括具有电磁波输入结构以及电磁波输出结构的高频系统；位于所述高频系统一端的电子枪；以及位于所述高频系统的远离电子枪一端的收集极。本发明通过在收集极引线上设置电磁屏蔽层的方式，利用法拉第笼效应，在行波管收集极引线、高频系统、电磁波输入结构、电磁波输出结构、电子枪等各部件间形成了良好的电磁屏蔽，从而破坏了行波管自激振荡的起振条件，使得行波管内部形成了良好的电磁兼容环境。

Description

一种收集极以及包括该收集极的行波管

技术领域

本发明涉及微波真空电子学领域。更具体地，涉及一种收集极以及包括该收集极的行波管。

背景技术

行波管产品封装过程后，收集极引线集中到行波管前端(电子枪端)引出，行波管封装内部对收集极引线的处理方法为收集极引线与行波管高频系统部件平行分布并固定于高频系统部件外部或封装外壳内部。行波管在不加信号工作时，收集极引线上存在多个交变电流分量，交变分量在高频系统内部感应出相应的微波信号并经过高频部件放大，增大的微波信号包括有收集极引线上的交变电流分量，从而形成了正反馈，微波信号最终以较大的能量量级由输能部件导出，形成了行波管自激振荡。以高功率宽带行波管或高功率螺旋线型行波管为例，由于高功率宽带行波管或高功率螺旋线型行波管工作电流大、增益高，从收集极泄漏出的电磁场传导到电磁波输入结构中，经电子注形成放大，形成正反馈，电磁波功率经过正反馈不断增强从而产生自激振荡。对于其他形式的行波管在满足形成正反馈的条件下，也同样会出现自激振荡。上述振荡对于行波管性能影响是致命的，必须加以消除。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的一个目的在于提供一种收集极，用以解决行波管自激振荡的问题，提高产品的可靠性。

本发明的另一个目的在于提供一种包括如上所述收集极的行波管。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种收集极，所述收集极包括至少一个收集极本体以及由收集极本体引出的收集极引线，所述收集极引线包括引线本体以及包裹在引线本体外的电磁屏蔽层。

此外，优选地方案是，所述电磁屏蔽层为金属管壳，或者为由金属网线通过绕制形成。

此外，优选地方案是，所述电磁屏蔽层至少包括有与行波管高频系统对应的部分。

此外，优选地方案是，所述电磁屏蔽层为金属管壳，或者为由金属网线通过绕制形成；

所述收集极还包括有金属接地线；所述金属接地线的远离收集极的一端形成接地端；

当所述电磁屏蔽层为金属管壳时，所述金属接地线为结合固定在金属管壳上的单独构件；当电磁屏蔽层为由金属网线通过绕制形成时，所述金属接地线可为结合固定在金属网线上的单独构件，也可为由金属网线的延长部形成。

此外，优选地方案是，所述收集极为多级降压收集极，该收集极至少包括有第一收集极本体，由第一收集极本体引出的第一引线本体，第二收集极本体以及由第二收集极本体引出的第二引线本体；所述第一引线本体外以及第二引线本体外分别包裹有第一电磁屏蔽层和第二电磁屏蔽层。

此外，优选地方案是，所述收集极为多级降压收集极，该收集极至少包括有第一收集极本体，由第一收集极本体引出的第一引线本体，第二收集极本体以及由第二收集极本体引出的第二引线本体；

所述第一引线本体与所述第二引线本体共用一个形成在第一引线本体外以及第二引线本体外的电磁屏蔽层。

此外，优选地方案是，所述收集极还包括有分别形成在第一电磁屏蔽层上的以及第二电磁屏蔽层上的第一金属接地线和第二金属接地线；第一金属接地线的远离收集极的一端以及第二金属接地线的远离收集极的一端分别形成接地端。

此外，优选地方案是，所述收集极还包括有金属接地线；所述金属接地线形成在所述第一引线本体与所述第二引线本体所共用的电磁屏蔽层上；所述金属接地线的远离收集极的一端形成接地端。

另外，根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种行波管，所述行波管包括：

具有电磁波输入结构以及电磁波输出结构的高频系统；

位于所述高频系统一端的电子枪；以及

位于所述高频系统的远离电子枪一端的如上所述的收集极。

此外，优选地方案是，所述电磁屏蔽层包括有与收集极本体对应的部分，与高频系统对应的部分，以及与电子枪对应的部分。

本发明的有益效果如下：

与现有技术相比较，本发明的技术方案通过在收集极引线本体上设置电磁屏蔽层的方式，利用法拉第笼效应，在行波管收集极引线、高频系统、电磁波输入结构、电磁波输出结构、电子枪等各部件间形成了良好的电磁屏蔽，从而破坏了行波管自激振荡的起振条件，使得行波管内部形成了良好的电磁兼容环境。并且本发明提供的技术方案不但能够适用单级的收集极结构，还适用于多级降压式收集极结构，且在不改变收集极引线本体结构以及布局的情况下，利用电磁屏蔽层形成的屏蔽结构将原先收集极引线本体泄漏的电磁波与行波管放大作用区-高频系统区域隔绝，破坏了形成电磁波放大正反馈通路，从而避免行波管产生自激振荡，有效的解决了行波管自激振荡的问题，提高了产品可靠性。

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示出本发明提供的收集极的结构示意图。

图2示出本发明提供的收集极引线的截面图。

图3示出本发明提供的行波管的结构示意图。

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。

根据本发明的一个目的，为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种收集极，结合图1至图3所示出的，具体地方案是，所述收集极1包括至少一个收集极本体11以及由收集极本体11引出的收集极引线12，所述收集极引线12包括引线本体以及包裹在引线本体外的电磁屏蔽层2。

在现有技术中，收集极包括收集极本体以及由收集极本体引出的收集极引线，通常收集极引线由金属线芯以及包括在金属线芯外的绝缘橡胶外皮层构成。收集极引线具有与收集极本体结合固定的固定端，以及用于与外部电源端子形成电连接的自由端。

当收集极封装于行波管产品中后，收集极引线的顺线行程由行波管后端(收集极端)开始经过收集极本体、电磁波输出结构、高频系统、电磁波输入结构直至从行波管前端(电子枪端)引出，在行波管在不加信号工作时，收集极引线上存在多个交变电流分量，交变分量在高频系统内部感应出相应的微波信号并经过高频部件放大，增大的微波信号包括有收集极引线上的交变电流分量，从而形成了正反馈，微波信号最终以较大的能量量级由输能部件导出，形成了行波管自激振荡，该振荡对于行波管性能产生严重影响。

结合图2所示出的，本发明提供的收集极结构中，收集极引线12包括引线本体以及包裹在引线本体外的电磁屏蔽层2，其中引线本体包括金属线芯121以及包裹在金属线芯121外的绝缘橡胶外皮层122，本发明的收集极引线12还包括有包裹在引线本体绝缘橡胶外皮层122外的电磁屏蔽层2。通过在引线本体外设置电磁屏蔽层2的方式(即电磁屏蔽层2包裹在引线本体绝缘橡胶外皮层122外)，利用法拉第笼效应，在行波管收集极引线、高频系统、电磁波输入结构、电磁波输出结构、电子枪等各部件间形成了良好的电磁屏蔽，从而破坏了行波管自激振荡的起振条件，使得行波管内部形成了良好的电磁兼容环境，避免了行波管自激振荡对行波管性能产生的影响。

在本发明的优选实施方式中，所述电磁屏蔽层2为金属管壳，或者为由金属网线通过绕制形成。其中，使用金属管壳作为电磁屏蔽层2时，可以极好的隔绝导线中传输的交变电流所携带的电磁波，而选用金属网线作为电磁屏蔽层2时，屏蔽效果可取决于金属网线对引线本体的覆盖程度，便于灵活调整。对于形成所述电磁屏蔽层的材料，可以是铜，铝，镁铝合金，镍等，本实施方式对此不做限制。当选用金属网线作为电磁屏蔽层时，从引线本体的靠近收集极本体的一端出线开始，采用金属网线以逆时针或顺时针方向在引线本体的绝缘橡胶外皮层外侧进行缠绕，金属网线在缠绕时不允许出现缝隙，以防止电磁波在缝隙中出现绕射导出，从而降低电磁屏蔽效果。缠绕完成后形成收集极引线整体结构。通常情况下所述金属网线采用带状结构，以便能够更好的在不出现间隙的情况下进行缠绕，且优选地采用300目以上的带状金属网线，需要说明的是，对于金属网线的目数需要根据微波波长频率而定，当行波管微波波长频率高时，采用的金属网线的目数越多，当行波管微波波长频率低时，采用的金属网线的目数可适配性的减少，本发明对此不做限制。

基于能够破坏行波管自激振荡的起振条件，使得行波管内部形成良好的电磁兼容环境，所述电磁屏蔽层至少包括有与行波管高频系统对应的部分，以实现利用电磁屏蔽层形成的屏蔽结构将由引线本体泄漏的电磁波与行波管放大作用区-高频系统区域隔绝，破坏形成电磁波放大正反馈通路，从而避免产生自激振荡的发明目的。

作为本发明的一种优选实施方式，所述收集极1还包括有金属接地线10，金属接地线10的远离收集极1的一端形成接地端。在实际应用过程中，当所述电磁屏蔽层采用金属管壳时，金属接地线为结合固定在金属管壳上的单独构件；当电磁屏蔽层采用由金属网线通过绕制形成时，金属接地线可为结合固定在金属网线上的单独构件，也可为由金属网线的延长部形成。金属接地线由金属网线的延长部形成，方便电磁屏蔽层以及金属接地线的固定，且电磁屏蔽层以及金属接地线有金属网线一体形成，免去了单独焊接接地线的工序，降低工艺难度。当金属接地线为单独构件时，对于金属接地线的材质，可选用镍丝作为金属接电线，通常情况下，收集极封装于行波管产品中后，在电子枪处的电磁屏蔽层末端可通过锡焊焊接一段长100mm，线径φ0.3mm的镍丝作为金属接电线，镍丝的另一端可与行波管内部接地线以锡焊的方式焊接固定。金属接地线的作用在于，利用公共地的极大分布电容，吸收所有可能出现的泄漏的电磁波，破坏形成正反馈条件，消除振荡因素。

本发明提供的收集极结构不但能够适用单级的收集极结构，还适用于多级降压式收集极结构，具体地，当收集极为多级降压收集极时，所述收集极包括有若干相互配置在一起的收集极本体，本优选地实施方式以收集极包括两个收集极本体进行举例说明，本领域技术人员可以理解的是，其仅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。为了便于表述，在多级降压收集极中，两个收集极本体以第一收集极本体和第二收集极本体进行区分，但基于现有技术以及本领域普通技术人员知晓的，在多级降压收集极中各级的收集极本体结构并不完全相同，以第一收集极本体和第二收集极本体进行区分应被解释为仅仅是示例性的对收集极本体所处的位置、级数或者功能作用进行的区分，而不是作为结构或者数量等的限制。

在本优选地实施方式中，收集极包括有第一收集极本体，由第一收集极本体引出的第一引线本体，第二收集极本体以及由第二收集极本体引出的第二引线本体。为了解决本发明解决的技术问题，所述第一引线本体外以及第二引线本体外分别包裹有第一电磁屏蔽层和第二电磁屏蔽层。或者所述第一引线本体与所述第二引线本体共用一个形成在第一引线本体外以及第二引线本体外的电磁屏蔽层。如上述实施方式所述的，所述电磁屏蔽层可以为金属管壳，或者为由金属网线通过绕制形成。需要说明的是，当第一引线本体外以及第二引线本体外分别包裹有第一电磁屏蔽层和第二电磁屏蔽层时，可以理解的是，在第一引线本体的绝缘橡胶外皮层外以及第二引线本体的绝缘橡胶外皮层外分别包裹如金属管壳或者由金属网线通过绕制形成的电磁屏蔽层。当第一引线本体与所述第二引线本体共用一个形成在第一引线本体外以及第二引线本体外的电磁屏蔽层时，可以理解的是，将第一引线本体以及第二引线本体延顺线方向固定在一起，并在第一引线本体以及第二引线本体外缠绕金属网线形成共同的电磁屏蔽层；或者将第一引线本体以及第二引线本体延顺线方向固定在一起共同穿套在同一金属管壳内。第一电磁屏蔽层以及第二电磁屏蔽层在收集极中所起的作用以及相较于现有技术具有的优势，与上述实施方式中相同，此处不再赘述。

此外，对于上述的收集极为多级降压收集极结构的实施方式，进一步地，所述收集极还包括有金属接地线；对于所述金属接电线与电磁屏蔽层的配置方式，具体为，当第一引线本体外以及第二引线本体外分别包裹有第一电磁屏蔽层和第二电磁屏蔽层时，所述收集极包括有分别形成在第一电磁屏蔽层上的以及第二电磁屏蔽层上的第一金属接地线和第二金属接地线；第一金属接地线的远离收集极的一端以及第二金属接地线的远离收集极的一端分别形成接地端。

当第一引线本体与所述第二引线本体共用一个形成在第一引线本体外以及第二引线本体外的电磁屏蔽层时，所述金属接地线形成在所述第一引线本体与所述第二引线本体所共用的电磁屏蔽层上；所述金属接地线的远离收集极的一端形成接地端。对于金属接电线的功能作用以及相较于现有技术具有的优势，与上述实施方式中的相同，此处不再赘述。

根据本发明的另一个目的，结合图1至图3，本发明还提供一种行波管3，所述行波管3通常包括有：具有电磁波输入结构4以及电磁波输出结构5的高频系统6；位于所述高频系统6一端的电子枪7；以及位于所述高频系统6的远离电子枪7一端的如上所述的任意一种结构的收集极1。优选地实施方式是，所述电磁屏蔽层2包括有与收集极本体11对应的部分，与高频系6对应的部分，以及与电子枪7对应的部分。由于行波管3是线性电子注微波放大器件，电子枪7出射的电子经高频系统6进行能量转换后，到达收集极1，在此过程中，电子注充当了电磁波载体，是形成自激振荡的反馈回路的一部分路径，将电子枪7、高频系统6、收集极1均进行有效的电磁屏蔽，即有效切断了振荡形成的反馈通路，引线携带的交变电磁波对电子注不能形成扰动，也即无法形成振荡功率放大。在实际的行波管产品中，通过采用本发明提供的收集极结构，能够在行波管3的收集极引线12、高频系统6、电磁波输入结构4、电磁波输出结构5、电子枪7等各部件间形成良好的电磁屏蔽，从而破坏了行波管自激振荡的起振条件，行波管内部形成了良好的电磁兼容环境。也就是说针对行波管收集极引线布局引起的自激振荡问题，本发明采用一种电磁屏蔽的技术手段，在不改变原先作为收集极引线的引线本体的结构以及布局的情况下，可有效消除高功率宽带行波管自激振荡，提高产品可靠性。此外对于包括有本发明所提供收集极结构的行波管相较于现有技术所具有的其它优势，应当说与上述的本发明所提供收集极相较于现有技术的优势大致相同，此处不再赘述。

在行波管的实际装配过程中，首先从引线本体的由收集极本体11的引出端(即起始端)开始，通过包裹金属管壳的方式或者包裹缠绕带状金属网线的方式，在引线本体外形成电磁屏蔽层2，收集极引线12电磁屏蔽层2的成形长度优选为，收集极引线12上电磁屏蔽层2的延伸路径经过收集极1、电磁波输出结构5、高频系统6、电磁波输入结构4以及电子枪7。需要注意的是，当以带状金属网线以逆时针或顺时针方向缠绕引线本体时，缠绕过程中相邻的金属网线之间不允许出现缝隙。

在收集极引线电磁屏蔽层形成后，按照行波管中收集极引线12的顺线路径顺线，收集极引线12的自由端由行波管前端(电子枪7端)引出，用以与外部电源端子形成电连接。需要说明的是，所述电磁屏蔽层2与外部电源端子应留有必要的隔绝距离以防止打火短路。进一步地，在行波管电子枪7处的电磁屏蔽层2的末端通过锡焊的方式焊接一段长100mm，线径φ0.3mm的镍丝作为金属接电线10，镍丝的远离电磁屏蔽层2的一端与行波管3内部地线可以以锡焊的方式焊接固定。

对于收集极引线整体结构的固定方式，本实施方式提供具体技术手段是，通过在收集极引线12电磁屏蔽层2外部表面包括但不限于电磁屏蔽层2的起始端或者末端涂覆固定胶，并通过固定胶将收集极引线12结合固定在收集极1、高频系统6、电子枪7的外表面上，涂覆固定胶固定收集极引线12，可使收集极引线12具有一定机械强度，可提高其固定在行波管中的固定强度。当然对于本领域技术人员也可采用本领域熟知的连接固定方式将收集极引线固定于行波管结构之中，对此本发明不做限制。

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)

1.一种收集极，其特征在于，所述收集极包括至少一个收集极本体以及由收集极本体引出的收集极引线，所述收集极引线包括引线本体以及包裹在引线本体外的电磁屏蔽层。

2.根据权利要求1所述的收集极，其特征在于，所述电磁屏蔽层为金属管壳，或者为由金属网线通过绕制形成。

3.根据权利要求1所述的收集极，其特征在于，所述电磁屏蔽层至少包括有与行波管高频系统对应的部分。

4.根据权利要求1所述的收集极，其特征在于，所述电磁屏蔽层为金属管壳，或者为由金属网线通过绕制形成；

所述收集极还包括有金属接地线；所述金属接地线的远离收集极的一端形成接地端；

当所述电磁屏蔽层为金属管壳时，所述金属接地线为结合固定在金属管壳上的单独构件；当电磁屏蔽层为由金属网线通过绕制形成时，所述金属接地线可为结合固定在金属网线上的单独构件，也可为由金属网线的延长部形成。

5.根据权利要求1所述的收集极，其特征在于，所述收集极为多级降压收集极，该收集极至少包括有第一收集极本体，由第一收集极本体引出的第一引线本体，第二收集极本体以及由第二收集极本体引出的第二引线本体；所述第一引线本体外以及第二引线本体外分别包裹有第一电磁屏蔽层和第二电磁屏蔽层。

6.根据权利要求1所述的收集极，其特征在于，所述收集极为多级降压收集极，该收集极至少包括有第一收集极本体，由第一收集极本体引出的第一引线本体，第二收集极本体以及由第二收集极本体引出的第二引线本体；

所述第一引线本体与所述第二引线本体共用一个形成在第一引线本体外以及第二引线本体外的电磁屏蔽层。

7.根据权利要求5所述的收集极，其特征在于，所述收集极还包括有分别形成在第一电磁屏蔽层上的以及第二电磁屏蔽层上的第一金属接地线和第二金属接地线；第一金属接地线的远离收集极的一端以及第二金属接地线的远离收集极的一端分别形成接地端。

8.根据权利要求6所述的收集极，其特征在于，所述收集极还包括有金属接地线；所述金属接地线形成在所述第一引线本体与所述第二引线本体所共用的电磁屏蔽层上；所述金属接地线的远离收集极的一端形成接地端。

9.一种行波管，其特征在于，所述行波管包括：

具有电磁波输入结构以及电磁波输出结构的高频系统；

位于所述高频系统一端的电子枪；以及

位于所述高频系统的远离电子枪一端的如权利要求1至8任意一项权利要求所述的收集极。

10.根据权利要求9所述的行波管，其特征在于，所述电磁屏蔽层包括有与收集极本体对应的部分，与高频系统对应的部分，以及与电子枪对应的部分。