CN113823890B - 一种高频大功率impatt管电参数调试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高频大功率IMPATT管电参数调试装置，包括安装板，安装板上设有一组销安装孔和波导孔，销安装孔连接定位销；设置一个调节座，调节座一面设有与定位销配合的定位孔以及与工装件外轮廓配合的定位槽，另一面连接松紧度可调的夹持装置，夹持装置设有与波导孔位置对应的贯穿通孔槽，通孔槽内配合短路活塞；调节座通过定位销和定位槽定位工装件，再与安装板可拆卸固定连接，工装件的激励源馈线与激励源模块电学连接。本发明构简单、易于装配，结合短路活塞的机械调谐与激励源馈电的电调谐共同作用，实现IMPATT二极管的高频功率输出；通过调节夹持装置的松紧度，实现机械调谐粗细调节，整体操作简单、易行，提高调试效率。

Description

一种高频大功率IMPATT管电参数调试装置

技术领域

本发明涉及毫米波固态器件检测技术领域，具体涉及一种高频大功率IMPATT管电参数调试装置。

背景技术

IMPATT二极管利用半导体内碰撞雪崩效应和载流子渡越时间效应，获得动态负阻，可在外电路作用下产生振荡，输出射频功率，可用于毫米波系统核心器件固态振荡源的研制。随着毫米波系统工作频率的提升，对于高频大功率IMPATT管，同轴结构难以实现谐振输出，现采用一种基于波导输出承载装置的敞开式结构，利用分立电容进行阻抗匹配，减小集总参数，实现高频大功率谐振输出。

为实现IMPATT管的谐振输出，需将IMPATT二极管置于合适的谐振腔体中，同时施加电流激励，并进行调谐调试使IMAPTT管处于谐振状态。通过改变电抗元件的参数可以调节振荡回路的谐振频率。负阻振荡器的调谐方法可分为两类：一类是机械调节，通过改变谐振腔的几何形状或尺寸来改变谐振频率，如短路活塞等；另一类是电调谐，通过电压或电流来控制振荡电路中某个元件的参数而实现调谐。在IMPATT管调试过程中，需结合机械调谐和电调谐，使得IMPATT管实现毫米波功率输出。

目前，现有谐振腔设计仅适用于同轴结构的IMPATT二极管，无法进行高频大功率敞开式结构的IMPATT二极管的电参数调试。

发明内容

针对现有技术方案无法满足敞开式结构的高频大功率IMPATT二极管电参数调试的要求，本发明基于波导结构为敞开式结构的IMPATT管提供一种结构简单、易于装配的电参数调谐装置。

本发明采用了如下技术方案：

一种高频大功率IMPATT管电参数调试装置，其特征在于，包括：

安装板，安装板上设有一组销安装孔和波导孔，销安装孔连接定位销，定位销用于连接定位装有IMPATT管的工装件，波导孔与工装件测试IMPATT管相应孔位置对应；

调节座，调节座一面上设有与定位销配合的定位孔以及与工装件外轮廓配合的定位槽，另一面连接松紧度可调的夹持装置，夹持装置上设有与调节座对面贯穿的通孔槽，通孔槽位置与波导孔位置相对应，通孔槽内配合连接短路活塞；

调节座通过定位销和定位槽定位工装件，再与安装板可拆卸固定连接，工装件的激励源馈线与激励源模块电学连接；通过调节夹持装置的松紧度，实现短路活塞位移的粗细调整，在进行电参数调试时实现机械调谐的目的。

进一步地，所述夹持装置端侧设有开口缝，开口缝穿过通孔槽将夹持装置分为前部分离后部连接的第一夹持片和第二夹持片，第一夹持片上设有通孔，第二夹持片上设有对应的螺纹孔，设有的锁紧螺钉穿入通孔与螺纹孔连接；通过调节锁紧螺钉旋紧程度使通孔槽发生形变，用于调节夹持短路活塞的松紧度。

进一步地，所述第一夹持片与调节座连接部位上设有凹槽缺口。

进一步地，所述第一夹持片设有通孔的外表面为平面。

进一步地，所述安装板上还设有供工装件激励源馈线引出的馈线槽。

进一步地，所述短路活塞为杆状结构，包括前端与工装件测试IMPATT管相应孔配合的活塞杆、后端与通孔槽配合的推拉杆，所述活塞杆截面外轮廓比推拉杆截面外轮廓小。

进一步地，所述推拉杆截面为矩形。

本方案中，所述工装件为中国专利（申请号是202011165255.5）“一种波导输出承载装置”中公布的一种结构装置，属于现有技术。

本发明具的有益效果：1.本方案结构简单、易于装配，可结合短路活塞的机械调谐与激励源馈电的电调谐共同作用，实现敞开式结构的高频大功率IMPATT二极管的高频功率输出；

2. 夹持装置通过锁紧螺钉调节夹持短路活塞的松紧度，实现机械调谐粗细调节，整体操作简单、易行，提高调试效率。

附图说明

图1是工装件结构示意图；

图2是本发明结构示意图；

图3是安装板结构示意图；

图4是调节座和夹持装置的结构三视图；

图5是图4中A向视图；

图6是短路活塞结构示意图；

图7是图6中B向视图。

具体实施方式

为使本发明更加清楚明白，下面结合附图对本发明的一种高频大功率IMPATT管电参数调试装置进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例是基于现有的IMPATT管工装件实现高频大功率IMPATT管的电参数调试的目的。此处的工装件在申请号为202011165255.5的“一种波导输出承载装置”中国专利公布了其具体结构。

如图1所示，工装件2包括圆台状的主体21，在主体21的上表面下侧设有一个台阶22，台阶22上连接并引出激励源馈线26，在台阶22上侧的主体21的上表面设有一个竖向分布的凹槽23，所述凹槽23的一端与台阶22中部连通，且凹槽23与台阶22一侧的侧壁为T字形结构分布。在凹槽23上设有贯穿主体21的矩形形状的波导输出口24，所述的凹槽23用于安装IMPATT管。在波导输出口24两侧的表面上分别对称分布两个圆形的安装定位通孔25。

如图2至图7所示，一种高频大功率IMPATT管电参数调试装置，它包括：

一个矩形安装板1，如图3所示，所述安装板1表面偏上部，设有两个圆形的销安装孔14，销安装孔14水平分布，其对称中心点上设有贯通安装板1的波导孔12。所述销安装孔14与定位销11匹配连接，所述波导孔12为矩形槽孔。在销安装孔14外侧设有四个呈矩形顶角分布的第一安装孔15，在这组第一安装孔15外侧设有四个呈矩形顶角分布的第二安装孔16。在安装板1中下部位，设置一个贯穿其本体的矩形口17，在波导孔12下侧设置一个与矩形口17连通的馈线槽13。在矩形口17下侧，设有两个对称分布的第三安装孔18，其中，所述定位销11为圆柱销，所述馈线槽13为条状凹形线槽，所述第二、第三安装孔均为螺纹孔，所述第一安装孔15与检测设备中相关的连接接口连接，第一安装孔15和波导孔12尺寸需根据IMPATT管工作频段来确定。

一个调节座3，如图4、图5所示，调节座3的一个面呈矩形，其面中心处设置一个与工装件2外轮廓配合的定位槽32，定位槽32为圆形凹槽，在定位槽32槽底中心处对称水平分布2个圆形定位孔31，定位孔31与定位销11相互匹配连接。在同一面的四个顶角位置设有与第二安装孔16匹配的第一通孔34。在定位槽32内还设有与波导输出孔24位置对应的测试通孔33。调节座3的另一面上连接一个夹持装置4。

考虑到在实际加工制作中精度保证和成本问题，所述夹持装置4和调节座3可以作为一个整体零件加工而成。

如图4所示：所述夹持装置4上设有调节通孔41，调节通孔41与测试通孔33同轴相通且截面相同，其截面均为矩形。在夹持装置4的外露端侧设有开口缝42，从侧面横向穿过调节通孔41，开口缝42的横穿方向与调节通孔41的轴线垂直， 并且，开口缝42将夹持装置4分为前部分离、后部连接的上下结构，上部为第一夹持片43，下部为第二夹持片44。第一夹持片43的上表面为平面，其平面上设有以调节通孔41轴线对称分布的两个通孔45，第一夹持片43正视方向看为类梯形的截面；第二夹持片44上设有与通孔45对应的螺纹孔46，从正视方向看第二夹持片44为半圆形截面。在调节通孔41内配合而安装短路活塞5。

由于第一夹持片43的截面比第二夹持片44的截面小，二者均为悬臂结构，进而第一夹持片43弹性形变能力比第二夹持片44大，在夹持短路活塞5的情况下，第一夹持片43对通孔槽41内的短路活塞5有下压夹紧作用。在第一夹持片43与调节座3连接的部位侧设有缺口向上的凹槽缺口48，用于进一步增加第一夹持片43的整体形变能力。设有的锁紧螺钉47穿入通孔45与螺纹孔46连接，通过调节锁紧螺钉47旋紧程度使通孔槽41发生形变，用于调节夹持短路活塞5的松紧度，方便人工移动短路活塞5，实现机械调谐粗细调节。

如图6所示，所述短路活塞5为细长杆阶梯状结构，包括前端的活塞杆51，活塞杆51与工装件2中的波导输出口24配合；短路活塞5的中后端为推拉杆52，推拉杆52分别与测试通孔33和调节通孔41配合。如图7所示，所述活塞杆51截面外轮廓比推拉杆52截面外轮廓小，活塞杆51及推拉杆52的截面均为矩形。

如图1所示，通过连接螺栓7穿过第一通孔34连接第二安装孔16，将调节座3与安装板1可拆卸固定连接，短路活塞5安装在调节通孔41内，激励源馈线26与激励源模块6电学连接，通过锁紧螺钉47调节夹持装置4夹持短路活塞5的松紧度。另外调节座3与安装板1也可以采用卡扣等可拆卸方式固定连接。

工作过程：

1、将2个定位销11依次插入调节座3的两个定位孔31中，完成调节座3与定位销11定位装配。

2、工装件2装好IMPATT二极管，再通过工装件2中的安装定位通孔25与定位销11配合连接，工装件2的一端面（无激励源馈线26的面）与调节座3的定位槽32配合连接，完成工装件2与调节座3定位配合。

3、再通过定位销11与安装板1的销安装孔14配合连接，将带有工装件2的调节座3进行定位，通过4个连接螺栓7将调节座3固定在安装板1上，实现工装件2固定。注意应将工装件2的激励源馈线26放入馈线槽13中并引至矩形口17处。

4、将数字万用表设置为电阻测量模式，测量IMPATT二极管馈电线与夹持装置4之间的电阻值，检测馈电线是否与夹持装置4出现短路线情况，电阻测量结果显示为“∞”状态标识装配合格，如测量有电阻值输出，则标识出现短路现象，需要拆下IMPATT二极管，按照1～3步骤重新装配，并再次进行短路检测，直至测量结果表明装配合格。

5、将激励源馈线26与激励源模块6的电流输出端相连，通过改变激励源模块的输出电流实现电调谐。所述激励源模块6通过两个第三安装孔18螺接在安装板1，方便装置调试。

6、将短路活塞5置于夹持装置4中，通过夹持装置4上2个锁紧螺钉47的紧固程度调节短路活塞5移动时的阻力，可根据调试需求实现短路活塞5调谐的粗调和细调。

本实施例中采用的定位销结构定位准确、装配简单；调节座3和安装板1之间通过螺栓可拆卸式的固定连接，方便后续的装配调整；夹持装置4通过锁紧螺钉调节夹持短路活塞的松紧度，调节灵活、方便，实现机械调谐粗细调节目的；凹槽缺口48的设计，增加第一夹持片42的整体形变能力，防止在锁紧情况下第一、第二夹持片共同形变而影响通孔槽41的导向性。

综上，本发明结构简单、易于装配，结合短路活塞的机械调谐与激励源馈电的电调谐共同作用，实现敞开式结构的高频大功率IMPATT二极管的高频功率输出；夹持装置实现机械调谐粗细调节，机械调谐操作简单、易行，提高了调试效率。

Claims (4)

1.一种高频大功率IMPATT管电参数调试装置，包括装有IMPATT管的工装件（2）和激励源模块（6），工装件（2）内设有测试IMPATT管的波导输出孔（24）和激励源馈线（26），其特征在于，还包括：

a、安装板（1），安装板(1)上设有一对销安装孔（14）和一个波导孔(12)，销安装孔（14）连接定位销(11)，定位销(11) 定位连接工装件(2)，波导孔(12)与工装件(2)的波导输出孔（24）位置对应；

b、调节座(3)，调节座(3)的一面设有一对定位孔(31)和与工装件(2)的外轮廓相匹配的定位槽（32），定位孔(31)与所述定位销(11)配合连接，定位槽（32）与工装件(2)配合连接，在定位槽（32）内设有与波导输出孔（24）位置对应的测试通孔（33），在调节座(3)的另一面连接夹持装置(4)；

c、所述夹持装置(4)上设有调节通孔（41），调节通孔（41）与测试通孔（33）同轴相通且截面相同，夹持装置(4)端侧设有开口缝(42)，开口缝(42)横向穿过调节通孔（41），并将夹持装置(4)分为前部分离后部连接的第一夹持片(43)和第二夹持片(44)，第一夹持片(43)上设有通孔(45)，第二夹持片(44)上设有对应的螺纹孔(46)，锁紧螺钉(47)穿入通孔(45)与螺纹孔(46)连接；

d、调节座(3)与安装板(1)可拆卸固定连接，短路活塞(5)安装在调节通孔（41）内，激励源馈线（26）与激励源模块（6）电学连接，通过锁紧螺钉(47)调节夹持装置(4)夹持短路活塞(5)的松紧度；所述短路活塞(5)为杆状结构，包括前端与波导输出孔（24）配合的活塞杆(51)、后端与测试通孔（33）和调节通孔（41）配合的推拉杆(52)，所述活塞杆(51)截面外轮廓比推拉杆(52)截面外轮廓小，所述推拉杆(52)截面为矩形。

2.根据权利要求1所述的一种高频大功率IMPATT管电参数调试装置，其特征在于：所述第一夹持片(43)上设有横向的凹槽缺口(48)，凹槽缺口(48)位于夹持装置(4)与调节座(3)连接侧。

3.根据权利要求2所述的一种高频大功率IMPATT管电参数调试装置，其特征在于：所述第一夹持片设有通孔(45)的上表面为平面。

4.根据权利要求1或3所述的一种高频大功率IMPATT管电参数调试装置，其特征在于：所述安装板(1)上还设有供工装件(2)激励源馈线引出的馈线槽(13)。

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