[发明专利]一种用于Ka波段行波管的慢波系统及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波电真空领域，尤其是涉及一种用于Ka波段行波管的慢波系统及其制作方法。

背景技术

现代军事技术的发展日新月异，系统电子装备对毫米波大功率发射器件也提出了越来越高的要求。ka波段30W螺旋线行波管是满足毫米波发射机性能要求的微波功率器件，它具有大功率、高效率、高增益、宽频带和长寿命等特点，作为一种微波功率放大器，广泛应用于雷达、通讯、电子对抗等国防和国民经济领域。因此，研制毫米波Ka波段行波管是研制先进的发射机迫切需要解决的关键问题，也是提高电子装备整体性能的根本；同时，行波管的主要性能参数由其慢波系统所决定，故研制Ka波段慢波系统是非常必要的。

慢波系统是行波管中用来减慢电磁波沿管子传播速度的装置，使电子注和高频电磁场的相互作用，把电子束的能量转换为的高频微波能量，使微波管能完成信号放大作用，Ka波段慢波系统决定着Ka波段行波管的输出功率、增益、电子效率等参数。ka波段30W行波管，主要应用到卫星数据传输领域，该行波管需要一种高效率慢波结构，要求在Ka波段低端频率2GHz范围内输出功率30W，增益35dB，电子互作用效率10％，然而现有的慢波系统尚无法满足该要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题提供一种用于Ka波段行波管的慢波系统及其制作方法，其目的是满足在Ka波段低端频率2GHz范围内输出功率30W，增益35dB，电子互作用效率10％的要求。

本发明的技术方案是该种用于Ka波段行波管的慢波系统由两段慢波结构组成，每一段慢波结构均由管壳、螺旋线和夹持杆组成，所述的螺旋线的外围由三根呈120度均匀分布的夹持杆固定，夹持杆的外围是管壳，利用管壳的弹性变形将螺旋线和夹持杆固定在管壳的内部；所述的第一段慢波结构的螺旋线为固定节距，且在夹持杆的尾端涂有吸收器；所述的第二段慢波结构的螺旋线的节距为一次跳变，且跳变前的节距和第一段慢波结构的螺旋线的节距不相同，夹持杆的前端涂有吸收器。

所述的管壳的内外径同心度为0.012mm，内外表面的光洁度均为

所述的第一段慢波结构的螺旋线的节距为0.498mm，第二段慢波结构的螺旋线的节距分别是0.52mm和0.465mm，其中在该0.465mm节距之前有三匝的跳变节距。

所述的夹持杆上的吸收器的材料为碳，采用热解法将碳蒸镀在夹持杆上。

一种制作上述用于Ka波段行波管的慢波系统的方法，所述的制作方法包括：

1)制造管壳：将材料为铜合金蒙乃尔的管材旋压加工成所需的管壳，加工后的管壳的内径为Φ3.0mm，公差为+0.005mm，管壳的外径为Φ3.8mm，公差为-0.008mm，内外径同心度为0.012mm，内外表面的光洁度均为管壳的长度有两种，第一段慢波结构中管壳的长度为44mm，第二段慢波结构中管壳的长度为69mm；

2)选取材料为氧化铍99瓷的夹持杆，夹持杆为楔形结构，高度1.0mm，窄处尺寸0.2mm，夹持杆内外表面的光洁度均为且夹持杆的长度有两种，第一段慢波结构中夹持杆为44mm和第二段慢波结构中夹持杆为69mm；

3)制造螺旋线：螺旋线的材料为真空冶炼钼，带材，规格为0.2×0.1mm；螺旋线采用带材在芯杆上绕制定型后磨削外径加工而成，螺旋线的内径为Φ0.8mm，公差为+0.005mm；外径为Φ1.0mm，公差为-0.005mm；螺旋线分为两段，第一段慢波结构中的螺旋线的长度为44mm，主节距为0.498mm，第二段慢波结构中的螺旋线的长度为69mm，主节距为0.52mm和0.465mm，其中节距为0.465mm的长度是9mm，在该节距之前有三匝的跳变节距；

4)制造具有吸收器的夹持杆：吸收器的材料为碳，采取热解法将碳蒸镀在夹持杆上；在第一段慢波结构中的夹持杆的末端蒸镀吸收器，长度为12mm，阻值为0.2千欧的长度为4mm；在第二段慢波结构中的夹持杆的起始端蒸镀一段吸收器，长度为12mm，阻值为0.2千欧的长度为4mm；

5)组装第一段慢波结构：选取合适尺寸的管壳、已蒸镀的夹持杆和螺旋线，使螺旋线的外径加两倍的夹持杆高度大于管壳的内径0.005-0.015mm；