[发明专利]一种行波管收集极入口电子能量分布曲线的测量方法

说明书

本发明属于行波管高效率技术领域，具体涉及一种行波管收集极入口电子能量分布曲线测量方法。本发明采用低工作比电子注发射开始对行波管测试，在保证安全的前提下，逐渐提高行波管的工作比，直到行波管的工作比不能再继续提高为止，此时测量数据为最终的测量数据。将最终的测量数据用以指导高效率收集极的迭代优化设计和高效率收集极的调试，减少了高效率行波管研制的迭代开发次数和设计周期，有助于降低高效率行波管的研制成本。并且本发明操作方便、简单，不需要制造复杂的测试系统，极大地节约时间和实验成本。

技术领域

本发明属于行波管高效率技术领域，具体涉及一种行波管收集极入口电子能量分布曲线测量方法。

背景技术

行波管是宽频带大功率的真空电子器件，具有高效率、大宽带、高可靠、长寿命以及抗辐射等特点，广泛应用与雷达、卫星通信、导航等领域。高效率是行波管一直以来发展的目标之一，高效率意味着行波管的能量转换效率高，在行波管在有限的能源供给下，有助于节约系统能源；也意味着在同样的能源供给下，可以提高卫星有效载荷；高效率也意味着能量损耗低，系统损耗的电能转化成的热能低。行波管中的热量积累容易导致系统温度升高，使得系统的元器件受到高温的影响，会降低系统工作的可靠性和寿命，也间接导致附加的散热系统的设计复杂性以及额外增加系统载荷。所以研制高效率行波管对于行波管的应用具有重要意义。特别对于空间应用行波管，机载行波管等能源使用紧张的系统来说具有重要的价值。

行波管的基本工作原理：在直流高压电源作用下产生一束高能直流电子注，直流电子注与输入的高频信号进行注波作用，互作用后直流电子注的部分能量转换给高频信号，高频信号的能量被放大，输出到负载。而注波互作用后的电子被收集极的减速电场减速回收能量。

注波互作用后的电子的能量仍然携带了很高的能量，一般会超过直流能量的50％以上，这部分高能电子的能量最好尽可能高效率的回收到电源系统中，否则，没有被回收的大量能量将会转换为大量的热，使得系统温度升高，降低器件可靠性，影响使用寿命，给电源系统和冷却散热系统增加了压力。所以高效率收集极的设计是高效率行波管的研制的重要部分。

目前高效率收集极设计严重依赖于仿真设计软件。收集极仿真设计是在给定收集极入口电子注接口的前提下对收集极进行结构设计、磁场设计、电压设计等综合设计，优化得到回收效率尽可能高的收集极。但是实际制造的收集极入口电子状态与仿真设计时的收集极入口电子状态存在较大差异，导致仿真设计的收集极结构参考性差，设计的收集极的效率与实际制造的收集极效率差别较大。而且行波管研制成本高昂(可达几十万元)，研制周期长(可达几个月)，如果通过有限次实验不能使得行波管达到研制指标，将会大大增加研制成本，增加研制周期。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为解决现有行波管高效率收集极设计与实际制造存在较大差异，严重制约行波管收集极效率提升以及设计周期较长和设计成本较大的缺陷，本发明提出了一种行波管收集极入口电子能量分布曲线测量方法，利用该方法可以测量得到的收集极入口电子能量分布曲线，测量得到的收集极入口能量分布曲线比仿真得到的数据更准确，从而可以有效指导高效率收集极的设计。利用本方法测量得到的能量分布曲线对于收集极的级数设计、结构设计以及电压设计具有重要的参考价值。

一种行波管收集极入口电子能量分布曲线测量方法，包括以下步骤：

步骤一、接行波管电源，输入信号输入装置和输出信号接收装置，设置行波管电子注发射调制电源工作比1％-5％，给定行波管螺流安全阈值I_h，给定停止电压降压扫描的回收电流指示值I_R。

步骤二、对共有n级收集极的行波管，设置n个收集极电极均与管壳等电位，接地。并记录初始收集极各级电压、电流。

步骤三、根据收集极总电极数目n的值，分不同情况进行调控；

对n3的行波管收集极，对第n级进行降压，降压步长范围50-100V。其他电极电压保持步骤二中设置不变；