[发明专利]Ka波段高效率、轻重量空间行波管

说明书

本发明公开了一种Ka波段高效率、轻重量空间行波管，它包括聚焦极控制双阳极电子枪（1）、与聚焦极控制双阳极电子枪（1）相连的慢波电路（2）、固定在慢波电路（2）外部的PPM磁聚焦系统、与慢波电路（2）相连的同轴输入和波导输出输能装置和四级降压收集极（5）；聚焦极控制双阳极电子枪（1）、慢波电路（2）、PPM磁聚焦系统（3）、同轴输入和波导输出输能装置（4）和四级降压收集极（5）均通过包装件（6）固定在底板（7）上。本发明结构设计合理，重量低于430g，功率大于20W，带宽2GHz，饱和点效率58%，输出功率回退1dB效率52%，相移曲线单调小于45度，三阶互调大于18.5dBc，具有优异的性能。

技术领域

本发明涉及一种行波管，具体涉及一种结构设计合理，频带宽、饱和点效率高、线性区效率高、线性度号和重量轻的Ka波段20W连续波空间行波管。

背景技术

卫星用途广泛，包括军事对抗、侦察、雷达应用、商业通信、宽带多媒体、气象应用、导航及通信等，有力地推动了各项事业的发展。空间行波管放大器作为用来末级功率放大的选择方案之一，备受关注，国外普遍采用空间行波管作为各类应用卫星的核心器件。由于火箭及卫星上可用能源和散热条件的限制，空间行波管必须具有高的能量转化效率和较轻的重量。同时对于应用于卫星的空间行波管，不仅要满足输出功率、增益的要求，同时还必须具备较小的谐波分量和三阶交调分量的输出，以及较小的相位失真和较小的群时延等诸多非线性参量的要求。同时卫星系统要求在轨应用的空间行波管要满足≥12年寿命的要求，因此对空间行波管的螺流和可靠性提出了苛刻的要求。

本发明提供一种Ka波段20W连续波空间行波管，本发明通过集成创新结合仿真技术，实现宽频带、高饱和点效率、高线性区效率、高线性度和轻重量的空间行波管。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种结构设计合理，频带宽、饱和点效率高、线性区效率高、线性度号和重量轻的Ka波段20W连续波空间行波管，是一种可适用于低轨星座卫星和通信卫星等卫星平台应用的空间行波管。

本发明通过总体设计和各部件自身的减重，在确保性能指标和可靠性不降低的情况下，优化布局，改变引线走向，优化结构，缩小收集极电极尺寸，包装件和底板结构采用异型结构等措施，实现行波管的小型化和轻重量；通过仿真技术，改变设计思路，大幅提高线性区效率；通过改变高频结构，使色散平坦，拓展频带，并通过优化互作用结构使相移等非线性指标不降低；采用螺旋线慢波结构，对设计参数进行进一步优化选取，通过选取合适的螺旋线内孔获得较高的耦合阻抗，结合动态相速渐变技术和CAD的手段提高电子效率，同时满足高线性化需求；采用PPM聚焦系统保证高的流通率，减小螺流；输入采用标准K-2.92接头，输出采用BJ180波导兰，保证低的电压驻波比和高频损耗；采用高长径比非对称四级降压收集极提高整管效率并减小返流；采用一体式传导冷却散热结构和封装结构保证整管力学和热学性能，进而保证产品的高可靠性。

技术方案：为了实现以上目的，本发明所采取的技术方案为：

一种Ka波段高效率、轻重量空间行波管，它包括聚焦极控制双阳极电子枪、与聚焦极控制双阳极电子枪相连的慢波电路、固定在慢波电路外部的PPM磁聚焦系统、与慢波电路相连的同轴输入和波导输出输能装置和四级降压收集极；所述的聚焦极控制双阳极电子枪、慢波电路、PPM磁聚焦系统、同轴输入和波导输出输能装置和四级降压收集极均通过包装件固定在底板上；