[实用新型]一种带状电子注行波管多级降压收集极

说明书

技术领域

本实用新型属于真空电子技术领域，特别涉及行波管中的多级降压收集极。

背景技术

带状电子注行波管是真空电子技术领域中行波管的一种，具有大功率、高效率、高增益、宽频带、长寿命和易加工等特点而被广泛关注。随着能源的紧张，特别是对于卫星、机载等能源有限、成本较高的环境，要求行波管必须高效率地工作。行波管的特点决定了其互作用效率只能维持在比较低的水平(约10-30％)，而使行波管能够高效率地工作的一种最重要的手段就是采用收集极技术。最常用的行波管收集极为多级降压收集极，它将注波互作用后的电子按能量进行分类，能量小的电子被减速少，打在电位较高的电极上，能量大的电子被减速多，打在电位较低的电极上，使得电子以尽可能小的速度着陆在相应的电极内壁，这样电子的大部分剩余能量就返还给了电源再次利用，从而提高行波管的整管工作效率。通常基于圆形电子注工作的行波管收集极的内部结构都是圆柱腔体结构，但是针对带状电子注行波管收集极的结构却未见报道。

带状电子注也叫片状电子注，图1为一种典型的带状电子注横截面示意图，基于这种电子注工作的行波管最主要的特点就是参与注波互作用的电子注在慢波结构的电子注通道内必须保持为偏平的带条状或近似为偏平的带条状。互作用结束后从慢波结构出来的电子注不会立刻严重变形，它将仍保持近似偏平的带状一段时间，这时通常的圆形电子注行波管用的收集极就不再适用。

发明内容

为了实现将带状电子注行波管互作用后的电子注很好地收集，以提高带状电子注行波管的工作效率，本实用新型提出了一种带状电子注行波管多级降压收集极。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种带状电子注行波管多级降压收集极，包括多级依次降压的电子收集电极，所有具有电子注通道和腔体的电子收集电极内部的电子注通道和腔体的中心轴线保持一致，相邻两个电子收集电极之间间隔绝缘材料。首级电子收集电极包括依次相连的矩形截面电子注通道、类椭圆台过渡腔体和椭圆柱腔体，其中类椭圆台过渡腔体垂直于轴线方向的截面形状由电子注通道的矩形截面形状开始，逐渐变形并平滑过渡到椭圆柱腔体的截面形状时为止；中间电子收集电极包括依次相连的椭圆形截面电子注通道、椭圆台过渡腔体和椭圆柱腔体，其中椭圆台过渡腔体垂直于轴线方向的截面形状由椭圆形截面电子注通道的截面形状开始，逐渐平滑过渡到椭圆柱腔体的截面形状时为止；后一级电子收集电极的电子注通道与前一级电子收集电极对应的电子注通道相比，其截面尺寸逐渐增大，离心率逐渐减小；后一级电子收集电极的椭圆柱腔体与前一级电子收集电极对应椭圆柱腔体相比，其截面尺寸逐渐增大，离心率逐渐减小；末级电子收集电极包括一个金属挡板和一个锥状电极，锥状电极伸入前一级电子收集电极的椭圆柱腔体内部。

本实用新型提供的带状电子注行波管多级降压收集极，首级电子收集电极的矩形电子注通道与带状电子注慢波结构电子注通道的末端对准并绝缘相连，且首级电子收集电极的矩形电子注通道的尺寸略大于带状电子注慢波结构电子注通道末端的尺寸，以保证带状电子注慢波结构末端的电子注能够顺利通过矩形电子注通道。

所述末级电子收集电极中的锥状电极的形状可以是三角锥、椭圆锥或圆锥。所述间隔绝缘材料为陶瓷材料。

本实用新型的工作原理可以描述为：

所述带状电子注行波管多级降压收集极中首级电子收集电极的电子注通道对准慢波结构末端的电子注通道，互作用后的带状电子注进入收集极时将保持近似的带状形状，并随着电子的向前运动其形状逐渐发散。通过CST-PS 2009模拟计算发现，收集极中的电子注在垂直于其宽边方向发散的电子数量多余平行于其宽边方向发散的电子数量，随着电子向后级电极运动，电子注的形状由带状变为近似椭圆状再到近似圆形状。这就决定了我们需要将电子通道截面设计成为长半轴与电子注宽边平行的椭圆状，将各个电极的腔体设计成为长半轴与带状电子注宽边垂直的椭圆柱状。随着电极级数的增加，各电极的电子注通道截面的椭圆尺寸需要逐渐增大，离心率需要逐渐减小；各电极的椭圆柱腔体截面的椭圆尺寸需要逐渐增大，离心率需要逐渐减小。收集极末端的尖锥有利于电子注在收集极内发散。收集极各级之间由陶瓷间隔相互绝缘，各级分别与不同电压的电源连接，将收集到的电流反馈给电源再次利用。

本实用新型的有益效果是：

(1)针对带状电子注行波管，该多级降压收集极能很好地收集极互作用完的电子注，电子能均匀地打在在各个电极的内壁，不会使收集极局部过热，降低对散热系统的要求。

(2)该多级降压收集极结构简单，易加工，具有较高的收集效率，电子回流率小，可以显著提高带状电子注行波管整管的工作效率。

附图说明