專利名稱：一種寬頻帶毫米波行波管慢波系統(tǒng)的有效散熱結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波電子器件領(lǐng)域，具體涉及到微波毫米波行波管中螺旋線慢波系統(tǒng)的有效散熱方法。
背景技術(shù)：
在微波電子器件中，毫米波行波管輸出功率水平的限制，直接與器件內(nèi)慢波系統(tǒng)的有效散熱問題相關(guān)聯(lián)，因此在研制毫米波行波管的過程中，找到該問題的可靠解決方案十分重要。該問題的復(fù)雜性主要是因為以下因素 一方面，電子注散焦和微波功率流經(jīng)螺旋線慢波
系統(tǒng)的熱損耗都會造成螺旋線溫度上升；另一方面，電子槍、收集極
區(qū)域的熱量向螺旋線區(qū)域傳導(dǎo)，也會提升螺旋線慢波系統(tǒng)的溫度。同時，隨著工作頻帶向毫米波的拓寬，螺旋線慢波系統(tǒng)的高頻損耗增加。慢波系統(tǒng)的部分零件尺寸和管子散熱尺寸的減小，增加了慢波系統(tǒng)冷卻的難度，螺旋線十分纖細(xì)，溫度過高就會燒毀。降低螺旋線溫度可以提高可靠性和降低功率在螺旋線上的高頻損耗，保證小型結(jié)構(gòu)螺旋
線慢波系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性，這就迫切要求我們解決慢波系統(tǒng)的散熱問題。螺旋線慢波系統(tǒng)上的熱量需經(jīng)"螺旋線一介質(zhì)夾持桿"和"介質(zhì)夾持桿一管殼"兩個熱界面導(dǎo)出。在傳統(tǒng)的工藝技術(shù)中，都是采取從螺旋線至介質(zhì)夾持桿，以及從介質(zhì)夾持桿至管殼這兩處的夾持緊密程度上下功夫，盡力將它們夾緊，以至于往往造成介質(zhì)夾持桿的破損。螺旋線、介質(zhì)夾持桿和管殼間的導(dǎo)熱能力、材料的導(dǎo)熱性能、接觸面的大小和接觸質(zhì)量、導(dǎo)熱途徑的長短、接觸壓力或焊接的好壞情況等都是影響散熱的關(guān)鍵因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是重新考慮螺旋線慢波系統(tǒng)一介質(zhì)夾持桿一管殼之間的連接結(jié)構(gòu)關(guān)系，以改造它們之間的散熱水平。本發(fā)明的目的在于提供一種寬頻帶毫米波行波管慢波系統(tǒng)的有效散熱結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方法，采用在介質(zhì)夾持桿和金屬管殼間增加加載片，加載片和夾持桿之間增加一層復(fù)合金屬材料，加載片和管殼之間也增加一層導(dǎo)熱金屬材料，保證兩者有效接觸，同時將傳統(tǒng)的夾持桿和管殼接觸改為夾持桿、加載片和管殼間的接觸，引入加載片不僅加寬了頻帶，還增加了夾持桿的散熱面積，又將圓形夾持桿改為扇型結(jié)構(gòu)，增加了和加載片的接觸面積，有效地改善夾持桿表面與管殼之間的熱接觸。為完成本發(fā)明目的，具體采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)， 一種寬頻帶毫米波行波管慢波系統(tǒng)的有效散熱結(jié)構(gòu)，包括由螺旋線慢波結(jié)構(gòu)經(jīng)其外圍緊密接觸的介質(zhì)夾持桿以及最外層的管殼所組成的熱傳導(dǎo)通路，其特征在于，所述介質(zhì)夾持桿，其縱向排列著含有扇形表面的鋸齒，每個鋸齒外圍增加一層與其接觸的加載片，該加載片與所述介質(zhì)夾持
桿接觸的表面處鍍有一層導(dǎo)熱的復(fù)合金屬膜；所述加載片與管殼的接觸表面處鍍有一層導(dǎo)熱銅膜。所述加載片上鍍的一層導(dǎo)熱復(fù)合金屬膜，其基底為鎢層，鎢層上面再鍍一層銅膜。所述加載片結(jié)構(gòu)，它不僅與介質(zhì)夾持桿的弧形背面相接觸，還和該介質(zhì)夾持桿兩側(cè)面相接觸。 一種按上述毫米波行波管慢波系統(tǒng)有效散熱結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，該方法按以下步驟進(jìn)行操作
A選擇加載片，
Aa在電鍍夾具上放置加載片，再放入鍍膜設(shè)備中，Ab采用電阻加熱式蒸發(fā)法鍍銅，加熱電流350士10A， 8-10分鐘B選擇介質(zhì)夾持桿，
Ba在鍍膜夾具上放置介質(zhì)夾持桿，加熱至460-540'C，真空度3X 10_3Pa，保持時間15-20分鐘，
Bb采用電阻加熱式蒸發(fā)法鍍鎢，束電流260士20mA，真空度小
于(8-9) 10-4Pa，保持15-20分鐘，
Bc采用電阻加熱式蒸發(fā)法鍍銅，
C將已鍍膜的介質(zhì)夾持桿放入加載片中，
D用冷彈壓法將加載片裝入管殼，
E用熱壓縮法蔣螺旋線、介質(zhì)夾持桿、加載片及管殼固定成緊密接觸狀。
本發(fā)明的有益效果為(1)可以極大地改善毫米波慢波系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性；(2)與其他已知的方法相比，本發(fā)明制作過程勞動量小，而且可以避免一系列復(fù)雜的工藝操作；(3)由于可以使用更小截面尺寸的夾持桿，從而能夠降低慢波系統(tǒng)設(shè)計中的高頻損耗，并且提高整個慢波系統(tǒng)的熱散能力。


圖1將裝有介質(zhì)夾持桿的加載片和螺旋線裝入管殼示意2本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方法實(shí)施流程圖
具體實(shí)施例方式
參照圖1，表示將裝有介質(zhì)夾持桿1的加載片2和螺旋線3裝入管殼4示意圖。圖中改變了傳統(tǒng)形式圓柱體介質(zhì)夾持桿方案，改用成扇形介質(zhì)夾持桿，即其縱向排列著含有扇形表面的鋸齒，每個鋸齒外圍增加一層與其接觸的加載片，該加載片與所述介質(zhì)夾持桿接觸的表面處鍍有一層導(dǎo)熱的復(fù)合金屬膜；所述加載片與管殼的接觸表面處鍍有一層導(dǎo)熱銅膜。
調(diào)整加載片結(jié)構(gòu)，使加載片不僅和夾持桿的背部接觸，還和夾持桿的兩側(cè)面接觸。
參照圖2，表示本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方法實(shí)施流程圖，圖中的實(shí)施步驟為
A選擇加載片
Aa在電鍍夾具上放置加載片，再放入鍍膜設(shè)備中Ab采用電阻加熱式i發(fā)法鍍銅，加熱電流350土10A， 8-10分鐘B選擇介質(zhì)夾持桿
Ba在鍍膜夾具上放置介質(zhì)夾持桿，加熱至460-540。C，真空度3X10，a，保持時間15-20分鐘
Bb采用電阻加熱式蒸發(fā)法鍍鎢，束電流260士20mA，真空度小于(8-9) l(T4Pa，保持15-20分鐘.Bc采用電阻加熱式蒸發(fā)法鍍銅
C將已鍍膜的介質(zhì)夾持桿放入加載片中D用冷彈壓法將加載片裝入管殼E用熱壓縮法將螺旋線、介質(zhì)夾持桿、加載片及管殼固定成緊密 接觸狀。
本發(fā)明可以解決頻帶在20GHz以上的行波管的小尺寸慢波結(jié)構(gòu) 熱散問題。
權(quán)利要求
1. 一種寬頻帶毫米波行波管慢波系統(tǒng)的有效散熱結(jié)構(gòu)，包括由螺旋線慢波結(jié)構(gòu)經(jīng)其外圍緊密接觸的介質(zhì)夾持桿以及最外層的管殼所組成的熱傳導(dǎo)通路，其特征在于，所述介質(zhì)夾持桿，其縱向排列著含有扇形表面的鋸齒，每個鋸齒外圍增加一層與其接觸的加載片，該加載片與所述介質(zhì)夾持桿接觸的表面處鍍有一層導(dǎo)熱的復(fù)合金屬膜；所述加載片與管殼的接觸表面處鍍有一層導(dǎo)熱銅膜。2根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻帶毫米波行波管慢波系統(tǒng)的有效散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述加載片上鍍的一層導(dǎo)熱復(fù)合金屬膜，其基底為鎢層，鎢層上面再鍍一層銅膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻帶毫米波行波管慢波系統(tǒng)的有效 散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述加載片上鍍的一層導(dǎo)熱復(fù)合金屬膜，其 基底為鉤層，鴇層上面再鍍一層銅膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻帶毫米波行波管慢波系統(tǒng)的有效 散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述加載片結(jié)構(gòu)，它不僅與介質(zhì)夾持桿的弧 形背面相接觸，還和該介質(zhì)夾持桿兩側(cè)面相接觸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述寬頻帶毫米波行波管慢波系統(tǒng)有效散熱結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，該方法按以下步驟進(jìn)行操作，A選擇加載片Aa在電鍍夾具上放置加載片，再放入鍍膜設(shè)備中 Ab采用電阻加熱式蒸發(fā)法鍍銅，加熱電流350士10A， 8-10分鐘 B選擇介質(zhì)夾持桿Ba在鍍膜夾具上放置介質(zhì)夾持桿，加熱至460-540°C，真空度3 X 10—3Pa，保持時間15-20分鐘Bb采用電阻加熱式蒸發(fā)法鍍鎢，束電流260士20mA，真空度小 于(8-9) 10'4pa，保持15-20分鐘Bc采用電阻加熱式蒸發(fā)法鍍銅C將已鍍膜的介質(zhì)夾持桿放入加載片D用冷彈壓法將加載片裝入管殼E用熱壓縮法將螺旋線、介質(zhì)夾持桿、加載片及管殼固定成緊密 接觸狀。
全文摘要
一種寬頻帶毫米波行波管慢波系統(tǒng)的有效散熱結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方法，屬于微波電子器件領(lǐng)域，包括由螺旋線慢波結(jié)構(gòu)經(jīng)其外圍緊密接觸的介質(zhì)夾持桿以及最外層的管殼所組成的熱傳導(dǎo)通路，介質(zhì)夾持桿，其縱向排列著含有扇形表面的鋸齒，每個鋸齒外圍增加一層與其接觸的加載片，使接觸面積加大，該加載片與所述介質(zhì)夾持桿接觸的表面處鍍有一層導(dǎo)熱的復(fù)合金屬膜；加載片與管殼的接觸表面處鍍有一層導(dǎo)熱銅膜。其實(shí)現(xiàn)方法按照A選擇加載片，B選擇介質(zhì)夾持桿等各流程步驟操作，本方法可改善毫米波慢波系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性；可以使用更小截面尺寸的夾持桿，降低慢波系統(tǒng)設(shè)計中的高頻損耗，提高其熱散能力。
文檔編號H01J23/26GK101533750SQ200910135710
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月27日
發(fā)明者吳華夏, 周秋俊, 孫梅林, 張文丙, 剛 朱, 海 程, 袁璟春, 賀兆昌 申請人:安徽華東光電技術(shù)研究所