CN113394065A - 一种用于行波管同轴输能窗的转接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于行波管同轴输能窗的转接装置，包括：射频同轴电缆以及分别连接在所述射频同轴电缆两端的转接器和标准射频同轴连接器，所述转接器包括分别与所述射频同轴电缆连接的内导体和外导体，以及可转动地套接于所述外导体的螺母，所述内导体的形状为圆管状，所述螺母用于与行波管的同轴输能窗螺接。本发明转接装置的转接器的内导体为阴头接口(孔)，可直接与同轴输能窗内导体(针)插接，转接器的外导体上设有可以与同轴输能窗外导体上的螺栓连接的可转动螺母，由于螺母位于细长射频同轴电缆的端头，拧螺母的操作空间不再受限制，使其可以轻松方便地与同轴输能窗内、外导体连接。

Description

一种用于行波管同轴输能窗的转接装置

技术领域

本发明涉及微波真空电子器件领域。更具体地，涉及一种用于行波管同轴输能窗的转接装置。

背景技术

行波管是一种微波真空电子器件，可以放大不同频段的信号，具有大功率、宽频带、高增益、高效率的特点，在电子对抗、雷达和卫星通信等领域得到了广泛的应用。如图1所示，行波管主要由五部分组成，分别是电子枪、聚焦磁系统、慢波结构、输入输出耦合器装置和收集极。其工作原理为电子枪产生一个具有所需尺寸和电流的电子束，电子束从电子枪出来后要穿过细长的慢波结构，高频信号经输入耦合器装置进入行波管内形成沿慢波结构传输的行波。慢波结构的任务是使电磁波的相速降到和电子的运动速度基本相同，以使电子束和电磁波相互作用交换能量。由于磁场的聚焦作用，电子束在慢波结构内沿慢波结构的轴向前进，电子前进的过程伴随着与电磁波的互作用，电子的动能转化为电磁波的能量，从而实现了对输入高频信号的能量放大。高频信号通过输出耦合器装置输出，交出大部分能量的电子最终打到收集极上转化成热能。

与固态微波放大器相比，传统行波管虽然可以提供足够大的输出功率，但其需要加很高的工作电压，所以在实际工作中，并不太方面用户的加电使用。此外，行波管的尺寸和重量太大，结构也比较复杂，所以加工、维修比较困难。因此面对固态微波放大器的挑战，越来越需要研制出实用的低电压、高可靠性的小型化行波管。微波功率模块(MPM)采用固态放大器作激励级，行波管作为输出级，将固态放大器与行波管集成起来，兼具了固态器件和电真空器件的优点，已被广泛应用在电子武器装备系统及卫星通信等各个军事、民用领域。MPM的发展也要求行波管越来越小型化。将行波管进行小型化设计，可以扩展行波管的应用范围。

行波管的小型化可以通过分别小型化其长度(L)、厚度(H)和宽度(W)来实现。例如，长度可以通过缩短慢波结构满足，厚度可以通过减小其电子枪、高频段和收集极的径向尺寸而满足；相比较而言，对行波管的宽度进行小型化比较困难。合理地小型化行波管宽度对于充分利用MPM内部空间，提高MPM的集成度很有必要。行波管的输入、输出耦合器装置也即输能结构在决定行波管的宽度上起了重要作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于行波管同轴输能窗的转接电缆。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于行波管同轴输能窗的转接装置，包括：射频同轴电缆以及分别连接在所述射频同轴电缆两端的转接器和标准射频同轴连接器，所述转接器包括分别与所述射频同轴电缆连接的内导体和外导体，以及可转动地套接于所述外导体的螺母，所述内导体的形状为圆管状，所述螺母用于与行波管的同轴输能窗螺接。

优选地，所述螺母设置为圆桶型，所述内导体和外导体均位于所述螺母内部。

优选地，所述外导体设置为圆筒型，所述圆筒型的顶面沿径向向外延伸形成环形凸台，所述螺母的顶面与环形凸台抵接将所述外导体按压于同轴输能窗外导体上。

优选地，所述螺母的高度为5.8mm。

优选地，所述标准射频同轴连接器为阳头连接器。

优选地，所述内导体为镍管。

优选地，所述镍管与同轴输能窗内导体之间为过盈配合。

本发明的有益效果如下：

本发明转接装置的转接器的内导体为阴头接口(孔)，可直接与同轴输能窗内导体(针)插接，转接器的外导体上设有可以与同轴输能窗外导体上的螺栓连接的可转动螺母，由于螺母位于细长射频同轴电缆的端头，拧螺母的操作空间不再受限制，使其可以轻松方便地与同轴输能窗内、外导体连接。

本发明中螺母的高度设置为5.8mm，相比于标准阳头连接器的高度16mm，缩小了64％。通过本发明的转接装置，既解决了操作空间狭小，拧螺母不便的问题，又缩小了输能耦合器的整体高度，使得原本由三部分(内转接器、外转接器、标准阳头连接器)完成的从同轴输能窗到同轴电缆的连接变为了只需要一个非标准同轴连接器即可实现。由此该输能耦合器尺寸完成了紧凑型压缩，高度由原先的30.3mm减小到15.15mm，尺寸压缩了一半。

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示出本发明的结构示意图。

图2示出本发明转接器的结构示意图。

图3示出本发明转接器与同轴输能窗的连接结构示意图。

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。

射频同轴电缆之间的连接一般是通过标准阳头射频连接器与阴头射频连接器相连实现的，标准的阳头连接器内导体接口为实心针，外导体接口为可转动螺母，而阴头连接器内导体接口为孔，外导体接口为螺栓，两者之间内导体通过针与孔配接，外导体通过螺纹配接，由阳头上的可转动螺母拧在阴头的外导体螺栓上。

同轴输能窗是微波电子器件如行波管、速调管、返波管、磁控管等进行能量传输的一个重要组成部分，它不仅能确保微波器件中发生注-波互作用的慢波电路处于真空环境中起到密封隔绝的作用，还能使电磁波顺利通过进行能量传递和信号传输的作用。

螺旋线行波管上的同轴输能窗通过与射频同轴电缆连接实现与外部电路的连接，但行波管为了实现真空密封，同轴输能窗的内导体必须为实心针，与标准阳头射频连接器的内导体一致，同轴输能窗的外导体接口若按标准阳头连接器设计为可转动的螺母，由于同轴输能窗靠近行波管高频段，为了实现行波管小型化，减小横向尺寸，留给拧螺母的操作空间有限，会造成与标准阴头射频连接器外导体螺栓连接的不便，所以，同轴输能窗外导体设计为固定的螺栓接口，但是这样同轴输能窗的内导体为针，外导体为螺栓，与标准的阳头连接器(内导体为针，外导体为螺母)及标准阴头连接器(内导体为孔，外导体为螺栓)均不能直接实现连接。

为了解决同轴输能窗与标准射频连接器连接的问题，现有技术是在同轴输能窗上加装内转接器和外转接器，将同轴输能窗转接为标准阴头连接器的内、外导体接口，以实现与标准的阳头连接器的内、外导体连接。

外转接器一端为可与同轴输能窗外导体的螺栓配接的螺母，另一端为可与标准阳头外导体螺母配接的螺栓，同轴输能窗加上该外转接器后，可实现与标准阳头连接器的外导体连接。

内转接器为一段与标准阴头连接器内导体尺寸一致的细长镍管，该镍管一端焊接在同轴输能窗的内导体(窗针)上，另一端穿入外转接器的中心通孔后与标准阳头连接器的内导体相插接。同轴输能窗加上该内、外转接器后，可实现与标准阳头连接器的内外导体连接，但这一设计使得同轴输能耦合器的整体高度增加，不利于行波管的小型化。而且由于内转接器镍管为不带弹性的整圆管，多次的插接易造成该细长镍管内导体接口的松弛，甚至胀裂，会造成与标准阳头连接器的虚接情况，影响射频信号输入行波管，造成测试指标不稳定。而且，由于该内转接器镍管一端在800℃高温钎焊在行波管同轴输能窗的内导体(窗针)上，无法脱开更换，将直接影响该行波管的有效使用，甚至造成该行波管的报废。

为了保证同轴输能窗的连接灵活可靠，同时缩小其尺寸，图1示出本发明用于行波管同轴输能窗的转接装置的一种实施方式，该转接装置包括射频同轴电缆10以及分别连接在射频同轴电缆10两端的转接器20和标准射频同轴连接器30，转接器20能够与同轴输能窗直接连接，标准射频同轴连接器30与外部的射频电缆连接。可以理解的是，标准射频同轴连接器30可以为阳头连接器，也可以为阴头连接器，本实施例中，标准射频同轴连接器30为阳头连接器，便于与外部的同轴电缆连接。

如图2所示，转接器20包括内导体21、外导体22和螺母23，内导体21的形状为圆管状，内导体21和外导体22分别与射频同轴电缆10连接，螺母23可转动地套接于外导体22的外侧。圆管状的内导体21能够与同轴输能窗内导体插接，螺母23能够与同轴输能窗外导体螺纹连接，从而同轴输能窗能够与转接器20连接。此种结构的转接器为非标准射频同轴连接器，其内导体21和外导体22的尺寸与同轴输能窗的尺寸相对应。

转接器20的内导体21为阴头接口(孔)，可直接与同轴输能窗内导体(针)插接，转接器20的外导体22上设有可以与同轴输能窗外导体上的螺栓连接的可转动螺母23，由于螺母23位于细长射频同轴电缆10的端头，拧螺母的操作空间不再受限制，使其可以轻松方便地与同轴输能窗内、外导体连接。

进一步地，螺母23设置为圆桶型，内导体21和外导体22均位于螺母23内部。螺母23的顶面设有通孔，同轴射频电缆10的一端穿过该通孔与内导体21和外导体22连接。优选地，螺母23的高度设置为5.8mm，相比于标准阳头连接器的高度16mm，缩小了64％。

通过本发明的转接装置，既解决了操作空间狭小，拧螺母不便的问题，又缩小了输能耦合器的整体高度，使得原本由三部分(内转接器、外转接器、标准阳头连接器)完成的从同轴输能窗到同轴电缆的连接变为了只需要一个非标准同轴连接器即可实现。由此该输能耦合器尺寸完成了紧凑型压缩，高度由原先的30.3mm减小到15.15mm，尺寸压缩了一半。经过对产品的测试，在37GHz～42GHz频带内电压驻波比达到了1.2以下，表明改进后同轴耦合器具有良好的阻抗匹配水平。

如图2和图3所示，外导体22设置为圆筒型，该圆筒型的顶面沿径向向外延伸形成环形凸台24，螺母23的顶面与环形凸台24抵接将外导体22压接与同轴输能窗外导体41上。

环形凸台24增大了外导体22与螺母23之间的接触面积，从而提高螺母23对外导体22的按压力，确保外导体22与同轴输能窗外导体41之间紧密接触。

进一步地，内导体21为镍管，能够提高内导体21的抗氧化性、耐蚀性，该镍管与同轴输能窗内导体42之间为通过尺寸紧配合装配的可拆装的活动件，内导体21在多次插接老化后，可直接更换新的，连接时与同轴输能窗内导体42配接安装上即可，不影响行波管的有效使用，避免了常规结构中由于金属管多次插接老化影响行波管有效使用甚至报废的情况。

本实施方式中的同轴输能窗与常规同轴耦合器使用方法相同，即将同轴输能窗焊接在慢波结构螺旋线端头，确保窗针底部，即同轴输能窗内导体42的底部与螺旋线搭接焊好；将转接器20通过螺纹拧紧在同轴输能窗上即可实现与外部系统的连接。该同轴输能耦合器的尺寸小、可靠性高，可用于多种具有体积小型化需求、试图通过缩短同轴耦合器高度来减小横向尺寸的螺旋线行波管。

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 (7)

1.一种用于行波管同轴输能窗的转接装置，其特征在于，包括：射频同轴电缆以及分别连接在所述射频同轴电缆两端的转接器和标准射频同轴连接器，所述转接器包括分别与所述射频同轴电缆连接的内导体和外导体，以及可转动地套接于所述外导体的螺母，所述内导体的形状为圆管状，所述螺母用于与行波管的同轴输能窗螺接。

2.根据权利要求1所述的转接装置，其特征在于，所述螺母设置为圆桶型，所述内导体和外导体均位于所述螺母内部。

3.根据权利要求2所述的转接装置，其特征在于，所述外导体设置为圆筒型，所述圆筒型的顶面沿径向向外延伸形成环形凸台，所述螺母的顶面与环形凸台抵接将所述外导体按压于同轴输能窗外导体上。

4.根据权利要求2所述的转接装置，其特征在于，所述螺母的高度为5.8mm。

5.根据权利要求1所述的转接装置，其特征在于，所述标准射频同轴连接器为阳头连接器。

6.根据权利要求1所述的转接装置，其特征在于，所述内导体为镍管。

7.根据权利要求6所述的转接装置，其特征在于，所述镍管与同轴输能窗内导体之间为过盈配合。

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