一種正交場放大器制造技術

本發明專利技術公開一種正交場放大器，包括直波導管和垂直于所述直波導管且具有冷卻水套的陽極，所述冷卻水套的入水管管體的部分管體和/或冷卻水套的出水管管體的部分管體分別與所述直波導管接觸。本發明專利技術所述技術方案在不改變原陽極冷卻水套結構以及正交放大器整體結構的前提下，通過增加冷卻水入水管管體和冷卻水出水管管體，改變入水管接頭和出水管接頭的位置，在不增加另外的冷卻通道和復雜度的情況下，實現陽極和直波導管的同時冷卻，保證了直波導管溫度平衡，消除了直波導管溫度過度升高的可能性，保護內導體不被燒毀，在不影響CFA陽極冷卻效果的前提下有效提高CFA的工作穩定性和可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及微波真空電子器件
，特別是涉及一種用于S波段大平均功率的正交場放大器(CFA)。
技術介紹
正交場放大器(Crossed-FieldAmplifierCFA)是工作在微波頻率范圍內的一種高頻信號寬帶放大器，它能夠提供相當大的輸出功率，且效率很高。通常電子帶寬的標稱值為10-15％，在已經獲得應用的CFA峰值功率可達數MW，平均功率達數十千瓦，在一些使用返波電路和工作在低電壓的CFA中，效率常常超過70％。CFA主要應用于軍用情報雷達、警戒雷達、制導雷達、搜索雷達等場合，作為雷達發射機的末級功率放大器使用。隨著CFA整機要求脈沖寬度和工作比的不斷增加，要求CFA輸出的平均功率越來越大，CFA的散熱設計將日益突出，可以說在很大程度上大功率CFA的熱設計決定了CFA工作和穩定性及可靠性。從CFA工作原理上來說，與熱設計有關的部件包括陽極熱設計、陰極與控制極熱設計和輸能組件熱設計三個方面，隨著CFA平均功率的不斷提高，其總體熱設計與部件熱設計在很大程度上決定了CFA工作的性能及可靠性。大功率S波段CFA通常采用矩形波導實現微波能量的輸入輸出，當波導壁材料(無氧銅)的電導率σ為有限值時，因趨膚效應在波導內壁勢必引起高頻損耗，對波導壁產生加熱現象。當所傳輸的平均功率不大時，例如平均功率小于10kW，波導壁加熱現象不明顯，發熱不嚴重，CFA工作時直波導溫度不高，可以依靠自然冷卻實現熱平衡，因此可不予考慮直波導管的強迫冷卻問題，故S波段CFA的陽極冷卻水管采用陽極直接引入引出的常規冷卻方式，如圖1所示，陽極水套的冷卻水接頭鄰近陽極水套設置。但當直波導傳輸的微波平均功率加大時，波導壁會因歐姆加熱導致高頻損耗加大，從而導致波導管溫度升高，這會嚴重影響CFA工作的穩定性和可靠性，甚至會燒毀管內內導體。即當工作比和平均功率較大時，波導管壁的歐姆加熱將必須予以考慮，需采用強迫冷卻方式來保證直波導管溫度不會過度升高，以保證管子工作的穩定性并保護管內內導體不被燒毀。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種用于S波段大平均功率的正交場放大器(CFA)，以解決S波段大平均功率正交場放大器(CFA)輸能直波導管發熱的問題。為解決上述技術問題，本專利技術采用下述技術方案：一種正交場放大器，包括直波導管和垂直于所述直波導管且具有冷卻水套的陽極，所述冷卻水套的入水管管體的部分管體和/或冷卻水套的出水管管體的部分管體分別與所述直波導管接觸。優選地，所述入水管管體的部分管體和所述出水管管體的部分管體分別焊接在所述直波導管上。優選地，所述入水管管體的部分管體和所述出水管管體的部分管體分別垂直于所述直波導管的縱向設置。優選地，直波導管是矩形直波導管。優選地，所述入水管管體的部分管體和所述出水管管體的部分管體分別與所述直波導管的寬邊接觸。優選地，所述入水管管體的部分管體和所述出水管管體的部分管體垂直于與所述直波導管的縱向與所述直波導管寬邊接觸，接觸長度為所述直波導管寬邊長度的1/2～3/4。優選地，入水管管體的延伸部分的端部和出水管管體的延伸部分的端部分別設有水管接頭。優選地，所述入水管管體和出水管管體分別采用無氧銅材料制成。優選地，所述入水管管體和出水管管體分別位于陽極兩側與直波導管接觸。本專利技術的有益效果如下：根據本專利技術的技術方案，在不改變原陽極冷卻水套結構以及正交放大器整體結構的前提下，通過增加冷卻水入水管管體和冷卻水出水管管體，改變入水管接頭和出水管接頭的位置，在不增加另外的冷卻通道和復雜度的情況下，實現陽極和直波導管的同時冷卻，保證了直波導管溫度平衡，消除了直波導管溫度過度升高的可能性，保護內導體不被燒毀，在不影響CFA陽極冷卻效果的前提下有效提高CFA的工作穩定性和可靠性。附圖說明下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式作進一步詳細的說明；圖1示出現有技術用于S波段大平均功率正交場放大器輸能直波導管散熱方案的示意圖；圖2示出本專利技術用于S波段大平均功率正交場放大器輸能直波導管散熱方案的示意圖。附圖標號101、陽極水套，102、直波導管，103，入水接頭，104、出水接頭；201、陽極水套，202、直波導管，203、入水接頭，204、出水接頭，205、入水管管體，206、出水管管體。具體實施方式為了更清楚地說明本專利技術，下面結合優選實施例和附圖對本專利技術做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本專利技術的保護范圍。如圖1所示，傳統正交放大器包括直波導管102和垂直于所述直波導管102且具有陽極水套101的陽極。冷卻水套的入水管和出水管的管口靠近冷卻水套外表分別設有接頭。在正交放大器傳輸微波過程中，如果傳輸的平均功率小于10kW，波導壁加熱現象不明顯，發熱不嚴重，則不需要考慮對直波導管的冷卻，但是，如果直波導管傳輸微波的功率大于10kW或遠遠大于10kW時，波導壁會因歐姆加熱導致高頻損耗加大，從而導致波導管溫度升高，高溫直接嚴重影響正交放大器的穩定性和可靠性，更嚴重可能會導致燒毀管內內導體。此時，采用現有正交放大器的冷卻系統則無法保證傳輸微波的穩定性和安全性。本專利技術在不改變現有正交放大器的基礎結構的基礎上，對冷卻系統做了一定的改進，以使在冷卻陽極的同時對直波導管進行冷卻，從而對傳輸高功率微波的直波導管進行有效散熱。圖2示出一種S波段正交場放大器，包括矩形的直波導管202和垂直于所述直波導管202且具有冷卻水套201的陽極。冷卻水套201的入水管口連接有延伸的入水管管體205和延伸的出水管管體206。入水管管體205的部分管體和出水管管體206的部分管體，例如位于陽極兩側，分別與所述直波導管202接觸，以實現對直波導管202的散熱。與常規結構相似，帶有冷水套的陽極固定在矩形直波導管202的寬邊上。本專利技術中入水管管體205的一部分管體和出水管管體206的一部分管體優選分別垂直于所述矩形直波導管202的縱向設置。其中，直波導管202的縱向指的是：微波在直波導管202中傳播的方向。優選地，為了節省使用空間，也為了加大散熱面積，更加方便的布置入水管管體205和出水管管體206，本方案中將所述入水管管體205的部分管體和所述出水管管體206的部分管體設置在矩形直波導管202的寬邊上，接觸長度為所述直波導管寬邊長度的1/3～3/4。為了更好的固定所述入水管管體205和所述出水管管體206，并為了提高散熱效率，優選通過焊接的方式固定在所述直波導管202上。本專利技術中，冷卻水套的入水管管體和出水管管體的水管接頭分別設置在管體延伸部分遠離冷卻水套的端部。本專利技術中所述入水管管體205和出水管管體206采用高導熱材料制成，優選地，采用無氧銅材料制成。下面通過一組實施例對本專利技術做進一步說明。本專利技術的核心出發點是利用現有陽極冷卻水套，改變其引入引出位置關系，在不增加另外的冷卻通道和復雜度的情況下，兼顧實現直波導管冷卻，保證了直波導管溫度不會過高，內導體不致燒毀，且不構成對CFA陽極冷卻效果的影響。為實現陽極冷卻效果，對陽極冷卻水管進水溫度有控制要求，一般低于25℃。將陽極的冷卻水套的入水管管體205延長，并向直波導管方向彎曲，彎曲角度以剛好與直波導管20本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種正交場放大器，包括直波導管和垂直于所述直波導管且具有冷卻水套的陽極，其特征在于，所述冷卻水套的入水管管體的部分管體和/或冷卻水套的出水管管體的部分管體分別與所述直波導管接觸。

【技術特征摘要】
1.一種正交場放大器，包括直波導管和垂直于所述直波導管且具有冷卻水套的陽極，其特征在于，所述冷卻水套的入水管管體的部分管體和/或冷卻水套的出水管管體的部分管體分別與所述直波導管接觸。2.根據權利要求1所述的正交場放大器，其特征在于，所述入水管管體的部分管體和所述出水管管體的部分管體分別焊接在所述直波導管上。3.根據權利要求1所述的正交場放大器，其特征在于，所述入水管管體的部分管體和所述出水管管體的部分管體分別垂直于所述直波導管設置。4.根據權利要求1所述的正交場放大器，其特征在于，直波導管是矩形直波導管。5.根據權利要求4所述的正交場放大器，其特征在于，所述入水管管體的部分管...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊金生，宋振紅，周紅剛，姚昉，
申請(專利權)人：北京真空電子技術研究所中國電子科技集團公司第十二研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11