【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及空間行波管整管設(shè)計領(lǐng)域，具體為ka頻段高散熱率輕量化輻冷型空間行波管包裝結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
1、作為衛(wèi)星上的關(guān)鍵載荷，空間行波管是目前無可替代的微波功率放大器件。其具有輸出功率大、效率高、壽命長、空間環(huán)境適應(yīng)性強等優(yōu)點，這些特點使其在通信衛(wèi)星等空間應(yīng)用中占據(jù)絕對主導(dǎo)地位。
2、雖然空間行波管總效率能達(dá)到60％以上，但因其具有輸出功率大的特點，在工作時產(chǎn)生的熱量相當(dāng)可觀。如通信衛(wèi)星包含多鏈路轉(zhuǎn)發(fā)器，每個鏈路配備2到3臺行波管放大器，所有行波管累積發(fā)熱量相當(dāng)大。為了使行波管能正常工作，這些熱量必須有效散掉。
3、傳統(tǒng)的傳導(dǎo)型空間行波管將工作時產(chǎn)生的熱量傳遞至衛(wèi)星艙板，依靠衛(wèi)星熱控系統(tǒng)散熱，維持溫度穩(wěn)定。這要求衛(wèi)星平臺有足夠的散熱能力，增加了衛(wèi)星熱控系統(tǒng)負(fù)荷，減小了可搭載轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量。為此需要設(shè)計能通過自身的熱輻射器以熱輻射形式主動散熱的輻冷型空間行波管。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供了ka頻段高散熱率輕量化輻冷型空間行波管包裝結(jié)構(gòu)，解決了高功率輸出空間行波管在衛(wèi)星應(yīng)用中高效散熱和輕量化設(shè)計的問題。
2、為實現(xiàn)以上目的，本專利技術(shù)通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：ka頻段高散熱率輕量化輻冷型空間行波管包裝結(jié)構(gòu)，包括：
3、管芯，其設(shè)置在行波管的中心位置，作為空間行波管的核心部件，用于對信號進行傳輸和放大；
4、包括互作用結(jié)構(gòu)，所述互作用結(jié)構(gòu)設(shè)置在管芯的中間位置，所述互作用結(jié)構(gòu)的左端連接有電子槍，所述互作
5、包裝結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在管芯的外部，用于保護和固定空間行波管的管芯；
6、收集級散熱結(jié)構(gòu)，其安裝在行波管最右端，用于耗散掉空間行波管工作時產(chǎn)生的部分熱量，以維持其正常工作溫度。
7、優(yōu)選的，所述輸入輸能系統(tǒng)包括輸入窗框一，所述輸入窗框一設(shè)置在互作用結(jié)構(gòu)上，所述輸入窗框一的外壁固定連接有輸入窗套，所述輸入窗框一的外壁固定連接有輸入窗瓷一，所述輸入窗瓷一的外部設(shè)置在輸入窗套的內(nèi)部，所述輸入窗框一的內(nèi)部固定連接有輸入內(nèi)導(dǎo)體一。
8、優(yōu)選的，所述輸出輸能系統(tǒng)包括彎波導(dǎo)，所述彎波導(dǎo)設(shè)置在互作用結(jié)構(gòu)上，所述彎波導(dǎo)的右端上表面內(nèi)凹孔固定連接有屏蔽蓋，所述彎波導(dǎo)的右端下方圓柱連接頭的外壁螺紋連接有螺帽，所述彎波導(dǎo)的右端下方圓柱連接頭上設(shè)置有輸出窗框二，所述輸出窗框二的外部通過彎波導(dǎo)連接在彎波導(dǎo)的右端下方圓柱連接頭上，所述彎波導(dǎo)的內(nèi)孔中設(shè)置有輸出窗瓷二，所述彎波導(dǎo)的上端頭設(shè)置有輸出內(nèi)導(dǎo)體二。
9、優(yōu)選的，所述輸出窗瓷二由陶瓷材料制作而成，呈圓筒狀，所述屏蔽蓋為桶狀結(jié)構(gòu)，邊沿開槽。
10、優(yōu)選的，所述互作用結(jié)構(gòu)采用“品”字形夾持桿和錐形螺旋線設(shè)計。
11、優(yōu)選的，所述輸入窗套的上端口外圓設(shè)置有與k2.92接口對應(yīng)的外螺紋，其下端口內(nèi)圓設(shè)置有內(nèi)螺紋。
12、優(yōu)選的，所述包裝結(jié)構(gòu)包括底板，所述底板固定連接在管芯的外壁，所述隔離板的外壁設(shè)置有底板，所述底板的表面固定連接有外殼，所述底板的右側(cè)上方設(shè)置有輸出支架右和輸出支架左，所述輸出支架右和輸出支架左的兩側(cè)分別連接有右蓋板和左蓋板，所述輸出支架右和輸出支架左的右端面上連接有隔離板，所述外殼的上方開孔位置設(shè)置有輸入蓋片，所述底板右端上方固定連接有電纜支架，所述電纜支架底部頂部設(shè)置有高壓電纜法蘭盤。
13、優(yōu)選的，所述隔離板的外壁固定在收集級散熱結(jié)構(gòu)的左側(cè)。
14、優(yōu)選的，所述外殼為“u”形結(jié)構(gòu)，所述右蓋板和左蓋板均為薄片結(jié)構(gòu)，所述左蓋板和輸出支架左均為框形結(jié)構(gòu)，呈對稱設(shè)置。
15、工作原理：電子槍由槍芯、絕緣瓷筒、聚束極、陽極封接環(huán)和波紋瓷環(huán)等組成。電子槍通過發(fā)射電子，聚焦成電子束進入慢波電路。電子槍槍芯各電極通過絕緣瓷筒焊接固定，確保電氣絕緣和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，實現(xiàn)可靠的電子束聚焦。
16、電子束進入慢波電路，與螺旋線內(nèi)的高頻電場相互作用，放大微波信號。慢波電路采用了相速漸變結(jié)構(gòu)，通過螺旋線的設(shè)計實現(xiàn)高電子效率和高線性度。集中衰減器進一步穩(wěn)定了信號傳輸，防止內(nèi)部振蕩。
17、工作過程中產(chǎn)生的熱量通過散熱結(jié)構(gòu)傳遞到外部。管芯的熱量通過散熱片傳導(dǎo)到底板，收集極產(chǎn)生的熱量通過收集極散熱結(jié)構(gòu)以熱輻射形式散發(fā)。收集極外表面與熱輻射器之間通過“o”形環(huán)連接，形成有效的散熱通道，確保熱量迅速散發(fā)，避免過熱。
18、包裝結(jié)構(gòu)由底板、外殼、蓋板和支架等組成，這些部件共同保護和固定內(nèi)部組件。底板和外殼的設(shè)計不僅提供了結(jié)構(gòu)支持，還通過減重設(shè)計減少了整體重量。輸入和輸出輸能系統(tǒng)通過旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)和螺紋連接實現(xiàn)高效的信號傳輸和電磁屏蔽。
19、本專利技術(shù)提供了ka頻段高散熱率輕量化輻冷型空間行波管包裝結(jié)構(gòu)。具備以下有益效果：
20、1、本專利技術(shù)用輻冷型設(shè)計，收集極散熱結(jié)構(gòu)和熱輻射器相結(jié)合，通過“o”形環(huán)將熱量有效地傳導(dǎo)并以熱輻射的形式散發(fā)出去，使得行波管能夠散掉60％以上的熱量。這顯著降低了衛(wèi)星平臺的熱控壓力，增加了可搭載的轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量，提升了衛(wèi)星的整體性能
21、2、本專利技術(shù)通過使用輕量化材料，如鋁合金和鈦合金，和優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，行波管的總重量減輕到950克以下。輕量化設(shè)計不僅減少了衛(wèi)星發(fā)射和運行的成本，還提升了系統(tǒng)的可靠性和機械穩(wěn)定性。
22、3、本專利技術(shù)采用多種先進的技術(shù)方案，如輕量化高可靠堆疊式高架電子槍、收集極散熱結(jié)構(gòu)和高可靠固定結(jié)構(gòu)等，保證了行波管在高功率輸出和嚴(yán)苛空間環(huán)境下的穩(wěn)定性。改進的結(jié)構(gòu)設(shè)計和高導(dǎo)熱材料的使用，進一步提高了系統(tǒng)的熱管理能力和可靠性。
23、4、本專利技術(shù)包裝結(jié)構(gòu)采用了多層封接環(huán)和絕緣結(jié)構(gòu)，確保電氣絕緣和機械穩(wěn)定性。通過優(yōu)化設(shè)計的輸入和輸出輸能系統(tǒng)，實現(xiàn)了高效的信號傳輸和電磁屏蔽，保證了行波管的高性能輸出。
24、5、本專利技術(shù)慢波電路和互作用結(jié)構(gòu)通過優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)了高電子效率和高線性度的能量轉(zhuǎn)換。螺旋線相速漸變結(jié)構(gòu)和集中衰減器設(shè)計，進一步提升了信號放大效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
25、6、本專利技術(shù)通過有效的散熱和輕量化設(shè)計，行波管的使用壽命和可靠性得到提升，減少了維護和更換成本，同時，增加衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的搭載數(shù)量，提升了衛(wèi)星的通信能力和經(jīng)濟價值。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護點】
1.Ka頻段高散熱率輕量化輻冷型空間行波管包裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ka頻段高散熱率輕量化輻冷型空間行波管包裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輸入輸能系統(tǒng)(3-4)包括輸入窗框一(3-4-2)，所述輸入窗框一(3-4-2)設(shè)置在互作用結(jié)構(gòu)(3-2)上，所述輸入窗框一(3-4-2)的外壁固定連接有輸入窗套(3-4-1)，所述輸入窗框一(3-4-2)的外壁固定連接有輸入窗瓷一(3-4-4)，所述輸入窗瓷一(3-4-4)的外部設(shè)置在輸入窗套(3-4-1)的內(nèi)部，所述輸入窗框一(3-4-2)的內(nèi)部固定連接有輸入內(nèi)導(dǎo)體一(3-4-3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ka頻段高散熱率輕量化輻冷型空間行波管包裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輸出輸能系統(tǒng)(3-5)包括彎波導(dǎo)(3-5-1)，所述彎波導(dǎo)(3-5-1)設(shè)置在互作用結(jié)構(gòu)互作用結(jié)構(gòu)(3-2)上，所述彎波導(dǎo)(3-5-1)的右端上表面內(nèi)凹孔固定連接有屏蔽蓋(3-5-6)，所述彎波導(dǎo)(3-5-1)的右端下方圓柱連接頭的外壁螺紋連接有螺帽(3-5-3)，所述彎波導(dǎo)(3-5-1)的右端下方圓柱連接頭上設(shè)置有輸出窗框二(
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的Ka頻段高散熱率輕量化輻冷型空間行波管包裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輸出窗瓷二(3-5-4)由陶瓷材料制作而成，呈圓筒狀，所述屏蔽蓋(3-5-6)為桶狀結(jié)構(gòu)，邊沿開槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ka頻段高散熱率輕量化輻冷型空間行波管包裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述互作用結(jié)構(gòu)(3-2)采用“品”字形夾持桿和錐形螺旋線設(shè)計。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Ka頻段高散熱率輕量化輻冷型空間行波管包裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輸入窗套(3-4-1)的上端口外圓設(shè)置有與K2.92接口對應(yīng)的外螺紋，其下端口內(nèi)圓設(shè)置有內(nèi)螺紋。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Ka頻段高散熱率輕量化輻冷型空間行波管包裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述包裝結(jié)構(gòu)(1)包括底板(1-1)，所述底板(1-1)固定連接在管芯(3)的外壁，所述隔離板(1-8)的外壁設(shè)置有底板(1-1)，所述底板(1-1)的表面固定連接有外殼(1-2)，所述底板(1-1)的右側(cè)上方設(shè)置有輸出支架右(1-6)和輸出支架左(1-7)，所述輸出支架右(1-6)和輸出支架左(1-7)的兩側(cè)分別連接有右蓋板(1-3)和左蓋板(1-4)，所述輸出支架右(1-6)和輸出支架左(1-7)的右端面上連接有隔離板(1-8)，所述外殼(1-2)的上方開孔位置設(shè)置有輸入蓋片(1-9)，所述底板(1-1)右端上方固定連接有電纜支架(1-5)，所述電纜支架(1-5)底部頂部設(shè)置有高壓電纜法蘭盤(1-10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的Ka頻段高散熱率輕量化輻冷型空間行波管包裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述隔離板(1-8)的外壁固定在收集級散熱結(jié)構(gòu)(2)的左側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的Ka頻段高散熱率輕量化輻冷型空間行波管包裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外殼(1-2)為“U”形結(jié)構(gòu)，所述右蓋板(1-3)和左蓋板(1-4)均為薄片結(jié)構(gòu)，所述左蓋板(1-4)和輸出支架左(1-7)均為框形結(jié)構(gòu)，呈對稱設(shè)置。
...【技術(shù)特征摘要】
1.ka頻段高散熱率輕量化輻冷型空間行波管包裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ka頻段高散熱率輕量化輻冷型空間行波管包裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輸入輸能系統(tǒng)(3-4)包括輸入窗框一(3-4-2)，所述輸入窗框一(3-4-2)設(shè)置在互作用結(jié)構(gòu)(3-2)上，所述輸入窗框一(3-4-2)的外壁固定連接有輸入窗套(3-4-1)，所述輸入窗框一(3-4-2)的外壁固定連接有輸入窗瓷一(3-4-4)，所述輸入窗瓷一(3-4-4)的外部設(shè)置在輸入窗套(3-4-1)的內(nèi)部，所述輸入窗框一(3-4-2)的內(nèi)部固定連接有輸入內(nèi)導(dǎo)體一(3-4-3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ka頻段高散熱率輕量化輻冷型空間行波管包裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輸出輸能系統(tǒng)(3-5)包括彎波導(dǎo)(3-5-1)，所述彎波導(dǎo)(3-5-1)設(shè)置在互作用結(jié)構(gòu)互作用結(jié)構(gòu)(3-2)上，所述彎波導(dǎo)(3-5-1)的右端上表面內(nèi)凹孔固定連接有屏蔽蓋(3-5-6)，所述彎波導(dǎo)(3-5-1)的右端下方圓柱連接頭的外壁螺紋連接有螺帽(3-5-3)，所述彎波導(dǎo)(3-5-1)的右端下方圓柱連接頭上設(shè)置有輸出窗框二(3-5-2)，所述輸出窗框二(3-5-2)的外部通過彎波導(dǎo)(3-5-1)連接在彎波導(dǎo)(3-5-1)的右端下方圓柱連接頭上，所述彎波導(dǎo)(3-5-1)的內(nèi)孔中設(shè)置有輸出窗瓷二(3-5-4)，所述彎波導(dǎo)(3-5-1)的上端頭設(shè)置有輸出內(nèi)導(dǎo)體二(3-5-5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ka頻段高散熱率輕量化輻冷型空間行波管包裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述輸出窗瓷二(3-5-4)由陶瓷材料制作而成，呈圓筒狀，所述屏蔽蓋(3-5-6)為桶狀結(jié)構(gòu)，邊沿開槽。
5....
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳平，張曉冉，宋澤淳，孫萌，
申請(專利權(quán))人：南京三樂集團有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。