[发明专利]微波真空电子器件中电子注通过率的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子行业电真空器件技术领域，尤其涉及一种微波真空电子器件中电子注通过率的测量方法。

背景技术

电真空器件是一类在真空或气体介质中，利用电子注与高频电磁场相互作用而实现微波功率放大与转换功能的有源电子器件。微波真空电子器件的主要类型包括：速调管、行波管、磁控管、回旋管以及正交场放大管等，被广泛用作雷达、加速器、遥感、通信、导航、广播电视等系统的大功率发射源。

在微波真空电子器件中，为保证电子注与高频场之间的充分作用，通常要求电子注在真空管的互作用区内实现高的通过率。但由于受到真空管互作用区的聚焦磁场分布以及电子注波动、层流性等条件的限制，电子注通过率在通常情况下很难达到100％，需要在器件的测试或工作过程中加以监测，以判断微波真空电子器件的高频特性是否受到影响。

目前已知的微波真空电子器件电子注通过率的测量方法主要有两种：一是电流测量法，其技术实现手段是对真空管的收集极与管体之间进行绝缘处理，分别测量电子注在真空管管体上的截获电流和在收集极上的截获电流，通过计算二者比值而求得电子注通过率。二是温度测量法，主要针对收集极和管体之间没有绝缘的真空管，通过测量管体冷却水的温度差异，来判断电子注的截获情况，或者在管体和收集极上安装多个热电偶，通过温度分布确定电子注在管体上的耗散。但上述两种方法尚存在一些不足。

在第一种方法中，在真空管中进行绝缘处理的手段通常是在金属之间焊接绝缘陶瓷，相对于真空管管体和收集极等部件的金属组成材料，陶瓷的机械强度较低，脆度较高，密度较小，且真空管的收集极部件为达到吸收功率高、散热好等性能要求，通常其体积和重量都较大，绝缘陶瓷的引入无疑增加了制管工艺的复杂性，是真空管结构中的薄弱环节，在一定程度上降低了真空管整体的坚固性。事实上，在运输或贮存过程中，发生收集极处绝缘陶瓷破裂故障的真空管不在少数。另外，该方法本质是以电子数目来统计电子注通过率，而非电子注能量通过率，当电子注在管体打出二次电子时，会产生一定误差。

在第二种方法中，温度测量法虽可避免使用绝缘陶瓷，但是在真空管热测或工作过程中，真空管作为一个整体器件，其管体、收集极乃至电子枪处产生的热量会彼此之间相互传导并且向周围空间辐射，这可能会影响真空管各个部件的温度分布，引起测量误差，使温度测量方法的应用以及准确性受到限制。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种测量微波真空电子器件电子注通过率的系统，以提高电子注通过率测量的准确性。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种微波真空电子器件中电子注通过率的测量方法，该测量方法包括：

在微波真空电子器件冷却循环系统中设置热电偶，该热电偶可将冷却循环系统中冷却前后循环水的温差转换为温差电动势；在微波真空电子器件的加压电路收集极端设置总电流表，以测量电子注平均电流值；在加压电路阴极端外置示波器，以测量脉冲高压瞬时波形；在微波真空电子器件中电子注产生前后，由热电偶测得第一温差电动势和第二温差电动势；在一个电子注脉冲周期内，由总电流表记录电子注平均电流，由示波器记录电子注脉冲电压波形；将第一温差电动势和第二温差电动势分别对应的热功率的差值作为微波真空电子器件管体上截获电子的平均耗散功率P_b；由电子注平均电流和电子注脉冲电压波形获得电子注的总平均功率P₀；由微波真空电子器件管体上截获电子的平均耗散功率P_b和电子注的总平均功率P₀，获得微波真空电子器件的电子注通过率：

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(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明微波真空电子器件电子注通过率的测量方法具有以下有益效果：

(1)本发明中，采用外部功率替代的功率校准方法，有效消除了管体向其他部件热传导及空间热辐射、水流入口和出口处等的热损耗等引起的测量误差，提高了系统准确度；