[发明专利]用于行波管慢波系统的节距跳变式螺旋线

说明书

技术领域

本发明属于微波电真空领域，特别属于行波管慢波系统中螺旋线的制作。 

背景技术

现代电子装备的发展日新月异，电子装备对高效率发射器件也提出了越来越高的要求。某ka波段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。由于我国基础工作比较落后，以及种种现实条件因素的限制，我国生产水平与世界先进水平仍存在一定的差距。因此，研制ka波段高效率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。行波管的性能参数由其慢波系统所决定，故研制ka波段高效率慢波系统是非常必要的。 

如图1所示，慢波系统一般包括管壳1、螺旋线2，以及夹持杆3，螺旋线2由三根或更多夹持杆3夹持并固定在金属管壳1内。螺旋线2一般是一根螺旋线型金属丝或者金属带，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高频微波能量，使微波管能完成信号放大作用，慢波系统决定着高效率行波管的输出功率、增益、电子效率等参数。某ka波段高效率行波管，主要应用到机载领域，该行波管需要一种高效率慢波结构，能够使得在ka波段行波管内电子互作 用效率达到15%以上。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于行波管慢波系统的节距跳变式螺旋线，满足行波管的使用要求，电子互作用效率达到15%以上。 

本发明是采用以下技术方案解决上述技术问题之一的：一种用于行波管慢波系统的节距跳变式螺旋线，该螺旋线包括三段不同的节距，慢波系统的模型确定后，根据慢波电压对应相应的电子注速度，根据慢波系统的电流，确定出增益参量C。那么非同步参量b就决定着具体慢波系统的相速v_p。通过改变不同的b值，使得慢波系统的相速和电子注速度再同步，可以得到高的互作用效率。在实际工程中，不同的b值对应着慢波系统中的节距，为了得到高效率，需要两段节距，同时为保证慢波系统中的增益，节距增加一段节距，这样慢波系统就采用三段节距了，一端为提高增益，另两端为提高电子效率。 

三段不同的节距的计算方法包括以下步骤： 

步骤1：根据慢波电压V_h，计算电子注速度u₀； 

步骤2：根据慢波电压电流I₀，计算增益参量C； 

步骤3：建立慢波系统模型，确定管壳内外径、夹持杆的类型和截面尺寸、螺旋线的内外径； 

步骤4：根据增益参量C，选取不同的非同步参量b值，计算相速v_p； 

步骤5：根据建立的慢波模型，计算不同相速v_p对应的节距h； 

步骤6：根据计算的节距h，代入软件进行计算互作用效率，最终优选出三个节距值，分别对应螺旋线的三段节距。 

本发明还进一步具体为，步骤6中优选出三个节距值后，选择每段节距的长度，从而确定用于行波管慢波系统的节距跳变式螺旋线尺寸，具体长度选择根据实际使用情况而定。 

本发明的优点在于： 

满足行波管的使用要求，电子互作用效率达到15%以上，使得慢波系统的相速发生变化，得到最大电子效率。电子效率是增益参量C的4-5倍，远大于常规设计中2-3倍。应用到某ka波段高效率行波管中，慢波系统的工作电压为6.8kV，工作电流为60mA时，可以使ka波段电子效率在2GHz范围内最小为23%。还可以应用到其他波段的高效率慢波系统中。 

附图说明

下面结合附图和具体实施过程对本发明作进一步说明： 

图1是现有通常使用的慢波系统截面示意图； 

图2a是慢波系统中的螺旋线示意图； 

图2b是慢波系统中的节距示意图。 

图3是计算互作用效率结构示意图。 

具体实施方式：

请同时参阅图1至图3所示，本发明的技术方案实施步骤如下： 

步骤1：根据慢波电压V_h，采用公式 ，计算电子主速度u₀； 

步骤2：根据慢波电压V₀和电流I₀，采用公式 ，计算增益参量C，其中K_c是慢波系统的阻抗耦合系数，本领于一般技术人员均知悉，根据不同的慢波系统，K_c可以采用软件计算出，并且为定值；