專利名稱：一種確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明屬于微波真空電子器件領域，具體涉及一種確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置及方法。
背景技術：
行波管作為一種微波功率放大器件，具有頻帶寬、增益高、動態(tài)范圍大和噪聲低等諸多優(yōu)點。其工作原理為外傳輸線上的微弱電磁信號經輸入耦合系統(tǒng)進入慢波系統(tǒng)，與由電子槍發(fā)射的電子注相互作用，經電子注放大后的信號再從輸出耦合系統(tǒng)傳輸至外傳輸線。由于行波管在實際應用中，輸入、輸出能量耦合系統(tǒng)與慢波系統(tǒng)之間以及慢波系統(tǒng)各部分之間很難保證良好的阻抗匹配，而匹配不佳會造成微波反射。我們用駐波系數來描述微波反射的大小。反射的微波引起反饋，會導致行波管內出現(xiàn)寄生振湯。微波反射過大一方面會導致輸入信號的功率電平較高，影響整管的飽和增益，另一方面會反射經電子注放大后的微波功率，導致整管效率降低，并且有燒斷螺旋線的危險。理論上，可在慢波系統(tǒng)的一定位置上設置集中衰減器，解決微波反射帶來的問題。 在集中衰減器處，反射波能夠被吸收，可達到消除反饋抑制振湯的目的。但在行波管慢波系統(tǒng)實際制作過程中，衰減器的衰減量偏小或電阻過渡段設置不合理、螺旋線節(jié)距跳變設置不當、螺旋線本身光潔度較差以及同軸連接處匹配不好等問題，仍然會導致慢波系統(tǒng)產生微波信號反射。確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點，并通過結構改進消除微波反射成為行波管制作過程中必須解決的問題。而由于慢波系統(tǒng)是一種精密器件，其在制作過程中經過了多次焊接、熱縮處理，如通過解剖試驗的方式確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點，將會對慢波系統(tǒng)產生二次破壞，且這種方式也難以查出問題所在。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種不需破壞行波管慢波系統(tǒng)，即能有效確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置及方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為所述確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置，所述螺旋線行波管慢波系統(tǒng)，包括真空管殼，在所述真空管殼內部設有螺旋線，在真空管殼與所述螺旋線之間設有集中衰減器，所述裝置由一穿入所述螺旋線的圓柱形本體構成；所述圓柱形本體長度大于所述慢波系統(tǒng)；所述圓柱形本體外徑小于所述螺旋線內徑，在所述圓柱形本體穿入所述螺旋線的一端外表面涂覆碳層。所述圓柱形本體上涂覆碳層的部分為總長的三分之一。所述圓柱形本體穿入所述螺旋線的一端端部為圓錐形，且所述圓柱形本體的端部錐角為20°。所述圓柱形本體穿入所述螺旋線的一端端部圓錐的長度大于2 λ g。
一種確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的方法，包括以下步驟；步驟一制作確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置，該裝置由穿入慢波系統(tǒng)螺旋線的圓柱形本體構成；步驟二 采用矢量網絡分析儀分析微波信號變化，搭建好駐波測試系統(tǒng)，并在矢量網絡分析儀上顯示出所測慢波系統(tǒng)的理論駐波波形；步驟三將圓柱形本體的圓錐端部沿慢波系統(tǒng)設有衰減器的一側慢慢推入螺旋線通道中，通過觀察駐波波形的變化，判斷微波反射的原因；步驟四在圓柱形本體的圓錐端部到達倉室中鉬針的位置時停止移動，然后將圓柱形本體從螺旋線通道內慢慢移出，圓柱形本體移動的過程中觀察駐波波形的變化，觀察到駐波波形突然發(fā)生變化的位置時，在圓柱形竹簽上做好標記；步驟五確定微波反射點位置，將圓柱形本體的標記位置與螺旋線末端對齊，圓柱形本體圓錐端部與螺旋線對齊的位置即為微波反射點位置。本發(fā)明的有益效果在于所述確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置，由穿入慢波系統(tǒng)螺旋線的圓柱形本體構成，該圓柱形本體使用竹簽即可簡單加工制作完成； 其結構簡單，使用操作方便，能夠就地取材，能夠大大減少測試成本；所述確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的方法，使用由穿入慢波系統(tǒng)螺旋線的圓柱形本體構成的裝置，利用圓柱形本體在慢波系統(tǒng)螺旋線通道中來回移動，通過矢量網絡分析儀分析螺旋線行波管駐波波形的變化，進而確定微波信號反射的原因和位置；該方法不需要對行波管慢波系統(tǒng)進行解剖，即可測試出慢波系統(tǒng)微波反射點，并調整方案，能為螺旋線慢波系統(tǒng)的設計制作提供有益指導。


下面對本發(fā)明說明書各幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明圖1為本發(fā)明確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置的結構示意圖；圖2為本發(fā)明確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置的工作狀態(tài)圖；上述圖中的標記均為1、圓柱形本體，2、端部，3、螺旋線，4、集中衰減器。
具體實施例方式下面對照附圖，通過對最優(yōu)實施例的描述，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的說明。如圖1及圖2所示，所述確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置，所述螺旋線行波管慢波系統(tǒng)，包括真空管殼，在所述真空管殼內部設有螺旋線3，在真空管殼及所述螺旋線3之間設有集中衰減器4，所述裝置由一穿入所述螺旋線3的圓柱形本體1構成；所述圓柱形本體1長度大于所述慢波系統(tǒng)；所述圓柱形本體1外徑小于所述螺旋線3內徑，在所述圓柱形本體1穿入所述螺旋線3的一端外表面涂覆碳層。為防止行波管內部反射引起的振蕩，所述衰減器采用的就是碳膜衰減器，所述確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置，在圓柱形本體外表面涂覆碳層，能夠發(fā)揮衰減器的作用，進而能夠探測到行波管螺旋線的反射。
所述圓柱形本體上涂覆碳層的長度決定了所述裝置的衰減量，經試驗驗證，針對所測相應管長，在碳層長度占總長1/3時，碳層的衰減量才滿足要求，所述確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置才能充分吸收信號傳播時在管內產生的各種反射，所述圓柱形本體1上涂覆碳層的部分為總長的三分之一。所述圓柱形本體1穿入所述螺旋線3的一端端部2為圓錐形，且所述圓柱形本體 1的端部2錐角為20°。進入螺旋線內部的圓柱形本體端部采用圓錐形可以使端部形狀漸變過渡，且所述圓柱形本體涂覆碳層的部分的衰減量也是逐步過渡增大，從而降低了圓柱形本體端部本身引起的反射。由于衰減器圓錐漸變段的性能比衰減量是否足夠更為重要， 漸變段的尺寸設計質量優(yōu)劣直接影響到管子是否發(fā)生振蕩，經試驗驗證，圓柱形本體端部設置為錐度為20°時圓柱形本體端部本身引起的反射足夠小。所述圓柱形本體1穿入所述螺旋線的一端端部2圓錐的長度大于2 λ g，λ g為行波管慢波系統(tǒng)工作頻點的導波波長；由于進入螺旋線內部的圓柱形本體端部形狀及尺寸設計直接影響到管子是否發(fā)生振蕩，經試驗驗證，漸變段過渡的越平滑越好，但由于管體限制及輸出參數限制，漸變段不可能無限長，圓柱形本體端部的圓錐形高度大于2 λ g時，能夠滿足在衰減量足夠和反射較小方面的要求。所述確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置，通過竹簽來制作，這樣取材容易，制作成本較低。所述確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的方法，包括以下步驟；步驟一制作確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置，即制作長度L大于慢波系統(tǒng)總長的圓柱形竹簽，竹簽一端磨出錐角為20°的圓錐端部，圓錐端部的總長Ll > 2Xg;竹簽另一端為外徑小于螺旋線內徑的光滑圓柱，在竹簽的圓錐端部一端涂覆碳層，碳層部分為圓柱竹簽總長的三分之一；步驟二 采用矢量網絡分析儀分析微波信號變化，搭建好駐波測試系統(tǒng)，并在矢量網絡分析儀上顯示所測慢波系統(tǒng)的理論駐波波形；步驟三將圓柱形竹簽的圓錐端部沿慢波系統(tǒng)設有衰減器的一側慢慢推入螺旋線通道中，通過觀察駐波波形的變化，判斷微波反射的原因；步驟四當圓柱形竹簽的圓錐端部到達微波輸入的起始位置(即微波輸入慢波系統(tǒng)的初始位置，圖2中b點位置)時停止移動，微波從微波輸入起始位置進入行波管后，由于微波輸入起始位置與螺旋線連接處的阻抗?jié)u變不可能完全理想，在微波輸入起始位置與螺旋線連接處會發(fā)生反射，同時信號在行波管內傳播過程中產生的反射有可能返回微波輸入起始位置處，結果會使此處駐波變差，但當圓柱形本體的圓錐端部到達微波輸入起始位置時，其端部涂覆的碳層發(fā)揮衰減器的作用，能夠充分吸收微波輸入起始位置處的反射，這樣相當于從微波輸入起始位置消除了反射，所以此時行波管慢波系統(tǒng)駐波波形達到最好狀態(tài)；然后將圓柱形竹簽從螺旋線通道內慢慢移出，竹簽移動的過程中觀察駐波波形的變化； 觀察到駐波波形突然發(fā)生變化的位置時，即觀察駐波波形突然變差的位置時，在圓柱形竹簽上做好標記，即在圓柱形竹簽上位于螺旋線通道內外交界的位置做好標記(圖2中a點位置)；步驟五確定微波反射點位置，將圓柱形竹簽的標記位置(圖2中a點位置)與螺旋線末端對齊，圓柱形竹簽圓錐端部與螺旋線對齊的位置即為微波反射點位置(圖2中c
5點位置)；在確定了微波反射原因及微波反射點位置以后，調整去除微波反射的方案。
所述步驟三中，圓柱形竹簽在螺旋線通道中移動的過程中，通過分析駐波波形的變化，來判斷微波反射的原因；若駐波波形的總體趨勢不變，只有駐波波形的峰值變化，可以判斷同軸連接處匹配不好；若駐波波形總體趨勢變好，信號增強，說明衰減器衰減量偏本發(fā)明確定微波反射原因及反射點位置的工作原理為在圓柱形本體的圓錐型端部涂覆的碳層構成衰減器，通過在行波管內部緩慢移動此衰減器觀察駐波波形變化，隨著衰減器的移動，駐波波形發(fā)生突變的位置即表示此處的反射太大超過了正常情況下的反射值，以至于不能被移動的衰減器充分吸收，從而可以確定駐波波形突變的位置即為發(fā)生微波反射的位置，根據微波反射的位置及駐波波形不同可以確定微波反射的原因。本發(fā)明中，確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置，使用竹簽簡單加工即可制作完成，其結構簡單，使用操作方便，能夠就地取材，能夠大大減少試驗成本；確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的方法，利用所述裝置在螺旋線通道中來回移動，通過矢量網絡分析儀分析螺旋線行波管駐波波形的變化，進而確定微波信號反射的原因和位置，為下一步的螺旋線慢波系統(tǒng)的設計制作提供指導。上面對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制， 只要采用了本發(fā)明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發(fā)明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置，所述螺旋線行波管慢波系統(tǒng)， 包括真空管殼，在所述真空管殼內部設有螺旋線(3)，在真空管殼及所述螺旋線(3)之間設有集中衰減器(4)，其特征在于所述裝置由一穿入所述螺旋線(3)的圓柱形本體(1)構成；所述圓柱形本體(1)長度大于所述慢波系統(tǒng)；所述圓柱形本體(1)外徑小于所述螺旋線(3)內徑，在所述圓柱形本體(1)穿入所述螺旋線(3)的一端外表面涂覆碳層。
2.按照權利要求1所述的確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置，其特征在于所述圓柱形本體(1)上涂覆碳層的部分為總長的三分之一。
3.按照權利要求1或2所述的確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置，其特征在于所述圓柱形本體(1)穿入所述螺旋線(3)的一端端部(2)為圓錐形，且所述圓柱形本體(1)的端部⑵錐角為20°。
4.按照權利要求3所述的確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置，其特征在于所述圓柱形本體(1)穿入所述螺旋線的一端端部(2)圓錐的長度大于2 Ag。
5.一種確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的方法，其特征在于包括以下步驟； 步驟一制作確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置，該裝置由穿入慢波系統(tǒng)螺旋線的圓柱形本體構成；步驟二 采用矢量網絡分析儀分析微波信號變化，搭建好駐波測試系統(tǒng)，并在矢量網絡分析儀上顯示所測慢波系統(tǒng)的理論駐波波形；步驟三將圓柱形本體的圓錐端部沿慢波系統(tǒng)設有衰減器的一側慢慢推入螺旋線通道中，觀察駐波波形的變化，并判斷微波反射的原因；步驟四當圓柱形本體的圓錐端部到達微波輸入的起始位置時，將圓柱形本體從螺旋線通道內慢慢移出，圓柱形本體移動的過程中觀察駐波波形的變化，觀察到駐波波形突然發(fā)生變化的位置時，在圓柱形本體上做好標記；步驟五確定微波反射點位置，將圓柱形本體的標記位置與螺旋線末端對齊，圓柱形本體圓錐端部與螺旋線對齊的位置即為微波反射點位置。 全文摘要
本發(fā)明公開了一種確定螺旋線行波管慢波系統(tǒng)微波反射點的裝置及方法；所述裝置由一穿入所述螺旋線的圓柱形本體構成；所述圓柱形本體長度大于所述慢波系統(tǒng)；所述圓柱形本體外徑小于所述螺旋線內徑，在所述圓柱形本體穿入所述螺旋線的一端外表面涂覆碳層；所述方法，利用所述裝置在螺旋線通道中來回移動，通過矢量網絡分析儀分析螺旋線行波管駐波波形的變化，進而確定微波信號反射的原因和位置，為螺旋線慢波系統(tǒng)的設計制作提供指導。本發(fā)明不采用解剖試驗的方法，不會對行波管慢波系統(tǒng)構成破壞，且操作方便，具有很好的測試效果。
文檔編號H01J9/42GK102324358SQ20111024829
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權日2011年8月26日
發(fā)明者吳華夏, 張文丙, 李賓賓, 沈俊, 王瑞, 程海, 袁璟春, 高紅梅 申請人:安徽華東光電技術研究所