本發(fā)明涉及微波真空電子器件。更具體地，涉及一種用于陰極的控制極部件、帶有該控制極部件的陰極組件及正交場(chǎng)放大器。

背景技術(shù)：

正交場(chǎng)放大器(Crossed-Field Amplifier CFA)作為雷達(dá)發(fā)射機(jī)核心微波功率器件，具有工作電壓低、效率高、瞬時(shí)帶寬寬、相位穩(wěn)定性好、冷陰極工作、不需預(yù)熱、快速啟動(dòng)以及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是高機(jī)動(dòng)武器裝備的優(yōu)選微波源之一，在現(xiàn)在軍事裝備中具有非常重要的核心優(yōu)勢(shì)。采用直流工作控制極脈沖調(diào)制工作方式正交場(chǎng)放大器易于脈沖編碼，雷達(dá)整機(jī)的結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性可大大提高，國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)中，直流工作控制極脈沖調(diào)制工作方式正交場(chǎng)放大器被廣泛應(yīng)用于各種雷達(dá)系統(tǒng)，最典型的系統(tǒng)為美國(guó)“宙斯盾”雷達(dá)系統(tǒng)；在國(guó)內(nèi)該類(lèi)器件也在國(guó)土警戒雷達(dá)中得到應(yīng)用。但是隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)整機(jī)對(duì)正交場(chǎng)放大器可靠性要求進(jìn)一步提高，提高正交場(chǎng)放大器可靠性變得十分迫切?？刂茦O設(shè)計(jì)是影響正交場(chǎng)放大器工作可靠性的重要因素之一，因此，尋找一種能提高正交場(chǎng)放大器工作可靠性的新型控制極結(jié)構(gòu)，就顯得十分必要了。

正交場(chǎng)放大器的控制極需裝在陰極上，并與陰極絕緣，施加在陰極上的激勵(lì)脈沖停止后，控制極吸收空間殘余電子來(lái)抑制放大器的雜模振蕩。

直流工作控制極脈沖調(diào)制正交場(chǎng)放大器工作方式是陰極上加負(fù)直流高壓，電流由高頻脈沖信號(hào)激勵(lì)開(kāi)啟。而當(dāng)激勵(lì)脈沖停止后，直流高壓仍然存在，此時(shí)作用空間殘余的電子會(huì)產(chǎn)生振蕩。通常在高頻脈沖信號(hào)的后沿，適時(shí)地加上一個(gè)熄火脈沖信號(hào)，可吸收放大器管內(nèi)產(chǎn)生寄生振蕩的殘留電子。若所需要的熄火脈沖信號(hào)因?yàn)槟承┰虿荒苋考拥娇刂茦O上時(shí)，空間殘余的電子就不會(huì)被全部吸收。這些未被吸收的殘余電子將引起寄生振蕩，甚至引起正交場(chǎng)放大器打火，導(dǎo)致正交場(chǎng)放大器工作可靠性降低。一般正交場(chǎng)放大器陰極控制極的結(jié)構(gòu)，如圖1中有剖面線部分所示，通常把通電和冷卻功能合二為一，用金屬管來(lái)實(shí)現(xiàn)。用一根金屬管外壁充當(dāng)導(dǎo)線，管內(nèi)通冷卻水，金屬水管與外部件的連接、金屬水管與控制極部件的冷卻組件的連接均用螺紋連接實(shí)現(xiàn)。由于在螺紋連接處有一定存在的接觸電阻，正交場(chǎng)放大器在長(zhǎng)期工作中，由于電化學(xué)作用，使螺紋連接處出現(xiàn)腐蝕，接觸電阻不斷增大，使通過(guò)金屬管施加到控制極上的熄火脈沖信號(hào)幅度逐漸減小，不能完全吸收空間殘余的電子。剩余的殘余電子會(huì)引起正交場(chǎng)放大器振蕩，造成低電平固態(tài)視頻激勵(lì)回路的多重觸發(fā)和不正常的高工作比，導(dǎo)致正交場(chǎng)放大器過(guò)荷打火，大大降低了正交場(chǎng)放大器工作可靠性。

因此，需要提供一種能夠使正交場(chǎng)放大器穩(wěn)定可靠工作的控制極部件、帶有這種控制極部件的陰極組件及正交場(chǎng)放大器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種正交場(chǎng)放大器的控制極部件，以期減少器件工作中的打火幾率，同時(shí)滿(mǎn)足陰極及控制極的散熱要求，從而提高正交場(chǎng)放大器的可靠性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種用于陰極的控制極部件，包括控制極組件和絕緣冷卻水管，該控制極組件包括引線、水冷組件和控制極，

該水冷組件包括頂蓋，頂蓋內(nèi)同軸設(shè)置的水管接頭、引線接筒和絕緣陶瓷，

所述絕緣冷卻水管的一端用作冷卻水入水口，另一端與水冷組件的水管接頭連接，該水管接頭上形成有連通絕緣冷卻水管內(nèi)外空間的開(kāi)口，

引線設(shè)置于絕緣冷卻水管中，其一端用作信號(hào)輸入端，另一端與水冷組件的引線接筒連接。

優(yōu)選地，所述引線與引線接筒采用釬焊連接。

優(yōu)選地，所述絕緣冷卻水管與所述水管接頭物理連接。

優(yōu)選地，所述水冷組件的頂蓋、水管接頭、引線接筒和控制極均為釬焊連接。

本發(fā)明進(jìn)一步提供一種陰極組件，該陰極組件包括陰極支柱、外部件和控制極部件，該控制極部件包括控制極組件和絕緣冷卻水管，該控制極組件包括引線、水冷組件和控制極，

該水冷組件包括頂蓋，頂蓋內(nèi)同軸設(shè)置的水管接頭、引線接筒和絕緣陶瓷，

所述絕緣冷卻水管與所述陰極支柱同軸地安裝在外部件和陰極支柱內(nèi)，其一端用作冷卻水入水口，另一端與水冷組件的水管接頭連接，該水管接頭上形成有開(kāi)口，用于連通絕緣水管內(nèi)部和絕緣水管與陰極支柱之間的空間，該空間連通至形成在外部件上的冷卻水出水口，

引線設(shè)置于絕緣冷卻水管中，其一端連接熄火信號(hào)輸入端，另一端與水冷組件的引線接筒連接。

優(yōu)選地，所述引線與引線接筒采用釬焊連接。優(yōu)選地，所述引線的輸入端與外部件采用氬弧焊連接。

優(yōu)選地，所述水冷組件的頂蓋、水管接頭、引線接筒和控制極均為釬焊連接。

優(yōu)選地，所述絕緣冷卻水管與所述水管接頭物理連接。

優(yōu)選地，所述絕緣冷卻水管與所述外部件螺紋連接。

優(yōu)選地，設(shè)置在所述外部件上的冷卻水出水口垂直于所述冷卻水入水口設(shè)置。

優(yōu)選地，所述絕緣冷卻水管的材料為聚四氟乙烯；優(yōu)選地，所述引線采用無(wú)氧銅導(dǎo)線。

本發(fā)明進(jìn)一步提供一種正交場(chǎng)放大器，包括如如上所述的陰極組件。

本發(fā)明的有益效果如下：

根據(jù)本發(fā)明的控制極部件，熄火脈沖信號(hào)由引線加到控制極上，同時(shí)冷卻去離子水對(duì)控制極和陰極進(jìn)行冷卻，保證控制極及陰極的散熱，這樣通電與冷卻互不影響，同時(shí)，絕緣介質(zhì)的冷卻水管，可使控制極與陰極間的旁路電阻增加一個(gè)數(shù)量級(jí)，旁路電阻的增加，可大大減小了熄滅脈沖電流的分流，保證熄滅脈沖信號(hào)能全部加到控制極上，可從根本上消除管子工作中因熄滅不徹底而引起的打火，提高正交場(chǎng)放大器的可靠性。

根據(jù)本發(fā)明的控制極部件，采用控制極、引線、水冷組件等用釬焊進(jìn)行焊接，引線與外部件用氬弧焊焊接，絕緣冷卻水管用與控制極物理連接，與外部件用螺紋連接方式。這種陰極控制極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)降低了施加在正交場(chǎng)放大器上熄火脈沖信號(hào)的損耗，保證了熄火脈沖信號(hào)能全部加載到控制極上，消除了現(xiàn)有技術(shù)正交場(chǎng)放大器中出現(xiàn)的振蕩，克服了正交場(chǎng)放大器因熄火不徹底而引起的打火，使正交場(chǎng)放大器的可靠性得到顯著提高。根據(jù)本發(fā)明的控制極部件結(jié)構(gòu)，控制極及陰極冷卻得到改善，使正交場(chǎng)放大器的性能得到進(jìn)一步改善。

將本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的控制極部件應(yīng)用到直流工作控制極脈沖調(diào)制的正交場(chǎng)放大器中，可提高正交場(chǎng)放大器的工作可靠性，有非常好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明；

圖1示出現(xiàn)有技術(shù)控制極部件的正交場(chǎng)放大器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2示出帶有根據(jù)本發(fā)明的控制極部件的正交場(chǎng)放大器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的控制極部件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的控制極部件中水冷組件結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說(shuō)明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖2、圖3和圖4所示，示出一種直流工作控制極脈沖調(diào)制的正交場(chǎng)放大器的陰極組件，該陰極組件包括陰極支柱、外部件和控制極部件。控制極部件包括控制極組件和絕緣冷卻水管，控制極組件包括引線、水冷組件和控制極。絕緣冷卻水管與所述陰極支柱同軸地安裝，其一部分位于陰極支柱內(nèi)，其外壁與陰極支柱內(nèi)壁形成有空間，絕緣水管的另一部分位于外部件內(nèi)。絕緣水管位于外部件內(nèi)的一端通過(guò)外部件的入水口用作陰極組件冷卻水入水口。絕緣水管位于陰極支柱內(nèi)的另一端與水冷組件連接。通過(guò)水冷組件，絕緣水管內(nèi)部空間與形成在其外壁與陰極支柱內(nèi)壁之間的空間連通，冷卻水從絕緣水管內(nèi)流通該空間中，并經(jīng)形成在外部件上的冷卻水出水口流出，形成冷卻水回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制極部件以及整個(gè)陰極組件的冷卻?？刂茦O組件的引線設(shè)置于絕緣冷卻水管中，其一端連接至正交場(chǎng)放大器熄火信號(hào)輸入端，另一端與水冷組件連接，熄火信號(hào)通過(guò)水冷組件連接至控制極。

如圖3所示，本發(fā)明提供的一種用于陰極的控制極部件，包括控制極組件和絕緣冷卻水管?？刂茦O組件包括引線、水冷組件和固定在水冷組件外的控制極。水冷組件進(jìn)一步包括金屬材質(zhì)的頂蓋、水管接頭和引線接筒以及絕緣陶瓷。水管接頭用于固定絕緣冷卻水管，位于水管接頭內(nèi)的引線接筒用于將引線連接到頂蓋以便將熄火脈沖通過(guò)頂蓋傳遞至控制極。優(yōu)選地，水管接頭和引線接筒垂直地固定在頂蓋內(nèi)。環(huán)狀絕緣陶瓷用于將控制極部件與陰極絕緣?？刂茦O組件中的控制極控制極、引線、水冷組件釬焊而成。

絕緣冷卻水管位于外部件內(nèi)的一端優(yōu)選通過(guò)螺紋連接與外部件連接，通過(guò)外部件的入水口用作陰極組件冷卻水入水口。絕緣水管位于陰極支柱內(nèi)的另一端與水冷組件的水管接頭連接。該水管接頭上形成有開(kāi)口，用于連通絕緣水管內(nèi)部和絕緣水管與陰極支柱之間的空間，該空間連通至形成在外部件上的冷卻水出水口。絕緣冷卻水管與外部件上的進(jìn)水口的連接采用螺紋連接。由于絕緣冷卻水管在正交場(chǎng)放大器中垂直設(shè)置，為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和方便安裝，絕緣冷卻水管與水管接頭的連接采用物理連接。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，水管接頭為楔形筒狀，絕緣冷卻水管以其內(nèi)徑與水管接頭的外徑配合連接。為了增加旁路電阻，絕緣冷卻水管的材料優(yōu)選為聚四氟乙烯。引線設(shè)置于絕緣冷卻水管的內(nèi)空間中，且引線的一端與正交場(chǎng)放大器的外部件上的熄火脈沖信號(hào)輸入端連接，為了密封和焊接方便，引線與外部件通常用氬弧焊焊接。引線的另一端與水冷組件中的金屬頂蓋通過(guò)釬焊連接。為了減小引線電阻，引線由具有小的電阻率的金屬材料制成，優(yōu)選采用無(wú)氧銅導(dǎo)線。采用絕緣冷卻水管把引線與陰極隔離，降低了控制極熄滅信號(hào)的損耗，減少了器件工作中的打火問(wèn)題。

在正交場(chǎng)放大器工作時(shí)，控制極輸入的熄滅脈沖信號(hào)由引線通過(guò)金屬頂蓋加到控制極上，去離子冷卻水由正交場(chǎng)放大器的外部件上的冷卻水入水口通過(guò)絕緣冷卻水管注入水冷組件，以吸收陰極和控制極的熱量，吸收熱量后的冷卻水通過(guò)陰極支柱由正交場(chǎng)放大器的外部件上的冷卻水出水口流出，帶走陰極工作中產(chǎn)生的熱量。冷卻水流出的過(guò)程不必額外增加吸力，因?yàn)檎粓?chǎng)放大器的外部件上的冷卻水入水口、絕緣冷卻水管、水冷組件、陰極支柱和正交場(chǎng)放大器的外部件上的冷卻水出水口形成通道。采用這種水冷結(jié)構(gòu)，兼顧對(duì)控制極及陰極冷卻，使大功率直流工作正交場(chǎng)放大器的可靠性得到顯著提高。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，保護(hù)一種具有如上所述直流工作控制極脈沖調(diào)制的正交場(chǎng)放大器的陰極組件的正交場(chǎng)放大器。正交場(chǎng)放大器的熄火脈沖調(diào)制器的負(fù)載有兩部分，相當(dāng)于兩個(gè)電阻的并聯(lián)電路。熄火脈沖電流分為兩部分：一是正交場(chǎng)放大器工作中要支取的電流，二是去離子冷卻水例如高純水形成的旁路電阻流過(guò)的電流。這種結(jié)構(gòu)由于傳輸熄火脈沖電流引線的電阻很小，且工作中引線電阻不會(huì)發(fā)生變化，熄火電流在引線上幾乎不會(huì)損耗。同時(shí)，由于引線與陰極支柱之間有絕緣介質(zhì)水管隔離，使引線與陰極間形成的旁路電阻提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，因而通過(guò)的旁路的電流大大減少。因此，在同樣條件下，可使熄火脈沖調(diào)制器的負(fù)載大大減輕。因此具有本發(fā)明的陰極控制極部件的正交場(chǎng)放大器的工作就會(huì)更穩(wěn)定，更可靠。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。