[发明专利]一种多注耦合腔行波管慢波结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波真空电子器件领域，具体涉及一种多注耦合腔行波管慢波结构及其制作方法，尤其涉及用于大功率多注行波管的耦合腔行波管慢波结构及其制作方法。

背景技术

行波管作为真空微波功率放大器件，具有频带宽、增益大、效率高、可靠性高等优点，在各类军用微波发射机中有着广泛的应用，被誉为武器装备的“心脏”。

行波管根据其慢波结构可分为螺旋线行波管、耦合腔行波管、多注耦合腔行波管等。由于多注耦合腔行波管慢波结构的散热性能很好，能承受相当大的功率，因此多注耦合腔行波管一般用于大功率的行波管中。

但是在多注耦合腔行波管的实际工作中，随着行波管输出功率的增大，其所需要的聚焦磁场也要求更大，此时行波管中软铁制作的极靴可能出现磁场饱和从而导致电子注散焦，影响电子注的通过率，最终可能使得行波管报废。

传统的大功率多注耦合腔慢波结构如图1所示，慢波结构由极靴1和铜环2连接构成，其中极靴1由软铁材料，一般为电工纯铁DT8制作，铜环2由无氧铜TU1材料制作，极靴1和铜环2上都开有耦合槽。极靴1和铜环2交替排列，通过钎焊焊接的方式形成空腔链，空腔链通过设在极靴1和铜环2上的耦合槽相互耦合，构成耦合腔链。这些耦合腔链与输入输出装置连接，再在耦合腔链中部位置设置吸收器，就构成耦合腔慢波系统。

为了获得较高的耦合阻抗，传统的多注大功率耦合腔慢波结构极靴的厚度d₁与铜环的厚度d₂相等；极靴1加载头的厚度d3与铜环2加载头的厚度d4相等；磁钢安装在铜环2上，磁钢的内径与铜环2的外径相同，磁钢2两侧同时与两片极靴1紧密配合。随着行波管输出功率的不断提高，对所需要的聚焦磁场的值的要求也不断提高，可以高达3000Gs～5000Gs，甚至更高。由于制作极靴1的软铁材料的磁导率是有限的，随着磁场值的不断提高，必然会导致极靴1中出现磁场饱和的现象。一旦极靴1出现磁场饱和，磁力线的分布就会改变，导致在电子注所在的轴上出现与电子注运动方向不一致的径向场和周向场，这些磁场对电子注的聚焦都有害，可以统称为横向场。一旦在电子注的轴上出现较大的横向场，电子注的流通率就会很差，导致多注耦合腔行波管的永磁聚焦系统工作失效，最终使得行波管报废。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子注流通率好的多注耦合腔行波管慢波结构及其制作方法，减小多注大功率行波管因为极靴出现磁场饱和而导致电子注散焦对行波管造成的损坏；本发明进一步的目的为能够保证行波管电子注与微波信号的耦合阻抗和及其本身色散特性不发生改变。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

所述的这种多注耦合腔行波管慢波结构，由极靴和铜环连接的耦合腔链构成；所述极靴和铜环交替排列，在所述极靴和铜环上设有相互错开呈180°排列的耦合槽；所述极靴的厚度d1大于所述铜环的厚度d2。

作为进一步改进，所述极靴厚度d1为行波管慢波系统周期L的0.4～0.5倍；所述铜环厚度d2为行波管慢波系统周期L的0.2～0.3倍。

作为进一步改进，所述极靴的耦合槽角度大于所述铜环的耦合槽角度。

作为进一步改进，所述极靴的加载头厚度d3大于所述铜环的加载头厚度d4。

作为进一步改进，d3∶d4＝d1∶d2。

所述的多注耦合腔行波管慢波结构的制作方法，包括以下步骤；

(1)制作极靴及铜环，使得极靴厚度d1大于铜环厚度d2；

(2)将(1)制得的极靴和铜环交替排列，设在极靴和铜环上的耦合槽相互错开呈180°排列，通过钎焊焊接的方式将所述极靴和铜环连接成耦合腔链。

作为进一步改进，所述的多注耦合腔行波管慢波结构的制作方法，包括以下步骤；

(1)制作极靴及铜环，使得极靴厚度d1大于铜环厚度d2；所述极靴厚度d1为行波管慢波系统周期L的0.4～0.5倍；所述铜环厚度d2为行波管慢波系统周期L的0.2～0.3倍；

(2)对所述(2)中的极靴及铜环的耦合槽进行加工，使得极靴的耦合槽角度大于所述铜环的耦合槽角度；进一步确定极靴及铜环的耦合槽的具体角度，使得行波管的工作频带不发生偏移；

(3)对所述(1)中极靴及铜环的加载头进行加工，使得极靴的加载头厚度d3与铜环的加载头厚度d4的比值与极靴及铜环的厚度d1及d2的比值相等；

(4)将所述(3)中制得的极靴和铜环交替排列，极靴和铜环上的耦合槽相互错开呈180°排列，通过钎焊焊接的方式将所述极靴和铜环连接成耦合腔链。