【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空间行波管整管设计领域，具体为ka频段高散热率轻量化辐冷型空间行波管包装结构。
技术介绍
1、作为卫星上的关键载荷，空间行波管是目前无可替代的微波功率放大器件。其具有输出功率大、效率高、寿命长、空间环境适应性强等优点，这些特点使其在通信卫星等空间应用中占据绝对主导地位。
2、虽然空间行波管总效率能达到60％以上，但因其具有输出功率大的特点，在工作时产生的热量相当可观。如通信卫星包含多链路转发器，每个链路配备2到3台行波管放大器，所有行波管累积发热量相当大。为了使行波管能正常工作，这些热量必须有效散掉。
3、传统的传导型空间行波管将工作时产生的热量传递至卫星舱板，依靠卫星热控系统散热，维持温度稳定。这要求卫星平台有足够的散热能力，增加了卫星热控系统负荷，减小了可搭载转发器数量。为此需要设计能通过自身的热辐射器以热辐射形式主动散热的辐冷型空间行波管。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了ka频段高散热率轻量化辐冷型空间行波管包装结构，解决了高功率输出空间行波管在卫星应用中高效散热和轻量化设计的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：ka频段高散热率轻量化辐冷型空间行波管包装结构，包括：
3、管芯，其设置在行波管的中心位置，作为空间行波管的核心部件，用于对信号进行传输和放大；
4、包括互作用结构，所述互作用结构设置在管芯的中间位置，所述互作用结构的左端连接有电子枪，所述互作
5、包装结构，其设置在管芯的外部，用于保护和固定空间行波管的管芯；
6、收集级散热结构，其安装在行波管最右端，用于耗散掉空间行波管工作时产生的部分热量，以维持其正常工作温度。
7、优选的，所述输入输能系统包括输入窗框一，所述输入窗框一设置在互作用结构上，所述输入窗框一的外壁固定连接有输入窗套，所述输入窗框一的外壁固定连接有输入窗瓷一，所述输入窗瓷一的外部设置在输入窗套的内部，所述输入窗框一的内部固定连接有输入内导体一。
8、优选的，所述输出输能系统包括弯波导，所述弯波导设置在互作用结构上，所述弯波导的右端上表面内凹孔固定连接有屏蔽盖，所述弯波导的右端下方圆柱连接头的外壁螺纹连接有螺帽，所述弯波导的右端下方圆柱连接头上设置有输出窗框二，所述输出窗框二的外部通过弯波导连接在弯波导的右端下方圆柱连接头上，所述弯波导的内孔中设置有输出窗瓷二，所述弯波导的上端头设置有输出内导体二。
9、优选的，所述输出窗瓷二由陶瓷材料制作而成，呈圆筒状，所述屏蔽盖为桶状结构，边沿开槽。
10、优选的，所述互作用结构采用“品”字形夹持杆和锥形螺旋线设计。
11、优选的，所述输入窗套的上端口外圆设置有与k2.92接口对应的外螺纹，其下端口内圆设置有内螺纹。
12、优选的，所述包装结构包括底板，所述底板固定连接在管芯的外壁，所述隔离板的外壁设置有底板，所述底板的表面固定连接有外壳，所述底板的右侧上方设置有输出支架右和输出支架左，所述输出支架右和输出支架左的两侧分别连接有右盖板和左盖板，所述输出支架右和输出支架左的右端面上连接有隔离板，所述外壳的上方开孔位置设置有输入盖片，所述底板右端上方固定连接有电缆支架，所述电缆支架底部顶部设置有高压电缆法兰盘。
13、优选的，所述隔离板的外壁固定在收集级散热结构的左侧。
14、优选的，所述外壳为“u”形结构，所述右盖板和左盖板均为薄片结构，所述左盖板和输出支架左均为框形结构，呈对称设置。
15、工作原理：电子枪由枪芯、绝缘瓷筒、聚束极、阳极封接环和波纹瓷环等组成。电子枪通过发射电子，聚焦成电子束进入慢波电路。电子枪枪芯各电极通过绝缘瓷筒焊接固定，确保电气绝缘和结构稳定，实现可靠的电子束聚焦。
16、电子束进入慢波电路，与螺旋线内的高频电场相互作用，放大微波信号。慢波电路采用了相速渐变结构，通过螺旋线的设计实现高电子效率和高线性度。集中衰减器进一步稳定了信号传输，防止内部振荡。
17、工作过程中产生的热量通过散热结构传递到外部。管芯的热量通过散热片传导到底板，收集极产生的热量通过收集极散热结构以热辐射形式散发。收集极外表面与热辐射器之间通过“o”形环连接，形成有效的散热通道，确保热量迅速散发，避免过热。
18、包装结构由底板、外壳、盖板和支架等组成，这些部件共同保护和固定内部组件。底板和外壳的设计不仅提供了结构支持，还通过减重设计减少了整体重量。输入和输出输能系统通过旋转对称结构和螺纹连接实现高效的信号传输和电磁屏蔽。
19、本专利技术提供了ka频段高散热率轻量化辐冷型空间行波管包装结构。具备以下有益效果：
20、1、本专利技术用辐冷型设计，收集极散热结构和热辐射器相结合，通过“o”形环将热量有效地传导并以热辐射的形式散发出去，使得行波管能够散掉60％以上的热量。这显著降低了卫星平台的热控压力，增加了可搭载的转发器数量，提升了卫星的整体性能
21、2、本专利技术通过使用轻量化材料，如铝合金和钛合金，和优化的结构设计，行波管的总重量减轻到950克以下。轻量化设计不仅减少了卫星发射和运行的成本，还提升了系统的可靠性和机械稳定性。
22、3、本专利技术采用多种先进的技术方案，如轻量化高可靠堆叠式高架电子枪、收集极散热结构和高可靠固定结构等，保证了行波管在高功率输出和严苛空间环境下的稳定性。改进的结构设计和高导热材料的使用，进一步提高了系统的热管理能力和可靠性。
23、4、本专利技术包装结构采用了多层封接环和绝缘结构，确保电气绝缘和机械稳定性。通过优化设计的输入和输出输能系统，实现了高效的信号传输和电磁屏蔽，保证了行波管的高性能输出。
24、5、本专利技术慢波电路和互作用结构通过优化设计，实现了高电子效率和高线性度的能量转换。螺旋线相速渐变结构和集中衰减器设计，进一步提升了信号放大效率和系统的稳定性。
25、6、本专利技术通过有效的散热和轻量化设计，行波管的使用寿命和可靠性得到提升，减少了维护和更换成本，同时，增加卫星转发器的搭载数量，提升了卫星的通信能力和经济价值。
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1.Ka频段高散热率轻量化辐冷型空间行波管包装结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的Ka频段高散热率轻量化辐冷型空间行波管包装结构，其特征在于，所述输入输能系统(3-4)包括输入窗框一(3-4-2)，所述输入窗框一(3-4-2)设置在互作用结构(3-2)上，所述输入窗框一(3-4-2)的外壁固定连接有输入窗套(3-4-1)，所述输入窗框一(3-4-2)的外壁固定连接有输入窗瓷一(3-4-4)，所述输入窗瓷一(3-4-4)的外部设置在输入窗套(3-4-1)的内部，所述输入窗框一(3-4-2)的内部固定连接有输入内导体一(3-4-3)。
3.根据权利要求1所述的Ka频段高散热率轻量化辐冷型空间行波管包装结构，其特征在于，所述输出输能系统(3-5)包括弯波导(3-5-1)，所述弯波导(3-5-1)设置在互作用结构互作用结构(3-2)上，所述弯波导(3-5-1)的右端上表面内凹孔固定连接有屏蔽盖(3-5-6)，所述弯波导(3-5-1)的右端下方圆柱连接头的外壁螺纹连接有螺帽(3-5-3)，所述弯波导(3-5-1)的右端下方圆柱连接头上设置有输出窗框二(
4.根据权利要求3所述的Ka频段高散热率轻量化辐冷型空间行波管包装结构，其特征在于，所述输出窗瓷二(3-5-4)由陶瓷材料制作而成，呈圆筒状，所述屏蔽盖(3-5-6)为桶状结构，边沿开槽。
5.根据权利要求1所述的Ka频段高散热率轻量化辐冷型空间行波管包装结构，其特征在于，所述互作用结构(3-2)采用“品”字形夹持杆和锥形螺旋线设计。
6.根据权利要求2所述的Ka频段高散热率轻量化辐冷型空间行波管包装结构，其特征在于，所述输入窗套(3-4-1)的上端口外圆设置有与K2.92接口对应的外螺纹，其下端口内圆设置有内螺纹。
7.根据权利要求1所述的Ka频段高散热率轻量化辐冷型空间行波管包装结构，其特征在于，所述包装结构(1)包括底板(1-1)，所述底板(1-1)固定连接在管芯(3)的外壁，所述隔离板(1-8)的外壁设置有底板(1-1)，所述底板(1-1)的表面固定连接有外壳(1-2)，所述底板(1-1)的右侧上方设置有输出支架右(1-6)和输出支架左(1-7)，所述输出支架右(1-6)和输出支架左(1-7)的两侧分别连接有右盖板(1-3)和左盖板(1-4)，所述输出支架右(1-6)和输出支架左(1-7)的右端面上连接有隔离板(1-8)，所述外壳(1-2)的上方开孔位置设置有输入盖片(1-9)，所述底板(1-1)右端上方固定连接有电缆支架(1-5)，所述电缆支架(1-5)底部顶部设置有高压电缆法兰盘(1-10)。
8.根据权利要求7所述的Ka频段高散热率轻量化辐冷型空间行波管包装结构，其特征在于，所述隔离板(1-8)的外壁固定在收集级散热结构(2)的左侧。
9.根据权利要求7所述的Ka频段高散热率轻量化辐冷型空间行波管包装结构，其特征在于，所述外壳(1-2)为“U”形结构，所述右盖板(1-3)和左盖板(1-4)均为薄片结构，所述左盖板(1-4)和输出支架左(1-7)均为框形结构，呈对称设置。
...【技术特征摘要】
1.ka频段高散热率轻量化辐冷型空间行波管包装结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的ka频段高散热率轻量化辐冷型空间行波管包装结构，其特征在于，所述输入输能系统(3-4)包括输入窗框一(3-4-2)，所述输入窗框一(3-4-2)设置在互作用结构(3-2)上，所述输入窗框一(3-4-2)的外壁固定连接有输入窗套(3-4-1)，所述输入窗框一(3-4-2)的外壁固定连接有输入窗瓷一(3-4-4)，所述输入窗瓷一(3-4-4)的外部设置在输入窗套(3-4-1)的内部，所述输入窗框一(3-4-2)的内部固定连接有输入内导体一(3-4-3)。
3.根据权利要求1所述的ka频段高散热率轻量化辐冷型空间行波管包装结构，其特征在于，所述输出输能系统(3-5)包括弯波导(3-5-1)，所述弯波导(3-5-1)设置在互作用结构互作用结构(3-2)上，所述弯波导(3-5-1)的右端上表面内凹孔固定连接有屏蔽盖(3-5-6)，所述弯波导(3-5-1)的右端下方圆柱连接头的外壁螺纹连接有螺帽(3-5-3)，所述弯波导(3-5-1)的右端下方圆柱连接头上设置有输出窗框二(3-5-2)，所述输出窗框二(3-5-2)的外部通过弯波导(3-5-1)连接在弯波导(3-5-1)的右端下方圆柱连接头上，所述弯波导(3-5-1)的内孔中设置有输出窗瓷二(3-5-4)，所述弯波导(3-5-1)的上端头设置有输出内导体二(3-5-5)。
4.根据权利要求3所述的ka频段高散热率轻量化辐冷型空间行波管包装结构，其特征在于，所述输出窗瓷二(3-5-4)由陶瓷材料制作而成，呈圆筒状，所述屏蔽盖(3-5-6)为桶状结构，边沿开槽。
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈平，张晓冉，宋泽淳，孙萌，
申请(专利权)人：南京三乐集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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