UCB速調(diào)管調(diào)諧方法研究

摘要：速調(diào)管是一種電子流速度受調(diào)制的微波電子管。在深入研究UCB速調(diào)管基本結(jié)構(gòu)、調(diào)諧機理的基礎(chǔ)上，重點闡述了UCB高功放五腔速調(diào)管調(diào)諧的方法和步驟。通過實際調(diào)諧實例驗證了調(diào)諧方法的有效性，并提出調(diào)諧注意事項。該方法有效解決了高功放頻率擴展的難題，使其具備寬頻段功率放大的能力，具有很強的實用性和可操作性。
關(guān)鍵詞：速調(diào)管；調(diào)諧；波道；高功效頻率

0 引言
速調(diào)管因其高功率、高效率等顯著特點在雷達發(fā)射機中有著廣泛的應(yīng)用。其主要用交變電壓去控制等速運動的電子，使其速度發(fā)生變化。密度均勻的電子流空間(漂移空間)漂移一段距離后就會群聚起來，形成密度調(diào)制的電子流。電子流和高頻電場相互作用，達到能量交換的目的。速調(diào)管廣泛用于微波、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)等。
在C頻段統(tǒng)一測控系統(tǒng)(簡稱UCB)中，高功放設(shè)備功率的末級放大采用的是五腔速調(diào)管。一般情況下，速調(diào)管在出廠之前就根據(jù)任務(wù)要求在預(yù)置的頻道內(nèi)進行了調(diào)諧。但是，新型航天器的相繼研制，任務(wù)型號不斷擴展，速調(diào)管現(xiàn)有參數(shù)狀態(tài)已很難滿足高頻度任務(wù)需求。必須通過對速調(diào)管進行快速而精確的調(diào)諧。國內(nèi)關(guān)于這方面已經(jīng)開展了一定的研究。本文認真分析了速調(diào)管調(diào)諧的原理，在多年崗位實踐的基礎(chǔ)上研究出UCB速調(diào)管調(diào)諧的實施方法。

1 速調(diào)管原理
1．1 速調(diào)管結(jié)構(gòu)
UCB速調(diào)管結(jié)構(gòu)主要由電子槍、高頻系統(tǒng)、收集極三部分組成。電子槍產(chǎn)生電子注，并能使陰極發(fā)射出來的電子聚成細長一束。高頻系統(tǒng)實現(xiàn)能量輸入輸出，進行能量交換，使電子注的一部分能量轉(zhuǎn)化成高頻能量。收集極收集電子，高速電子打到收集極上產(chǎn)生大量熱量，一般須采用水冷或強迫風(fēng)冷措施。
速調(diào)管采用五個矩形諧振腔分別為輸入腔、輸出腔和三個中間腔。五個腔的位置如下，第一腔：在最下面靠近陰極端，用來調(diào)整中心頻率；第五腔：在最上端靠近收集極，用來調(diào)整中心頻率；第二腔：在第一腔上面，用來調(diào)節(jié)頻率，使其低于中心頻率約15～20 MHz；第三腔：在第二腔上面，用來調(diào)節(jié)頻率，使其高于中心頻率約15～20 MHz；第四腔：在第三腔上面，通過犧牲增益來增加帶寬，用來調(diào)到高于中心頻率約25～35 MHz。
1．2 速調(diào)管調(diào)諧機理
速調(diào)管由于使用諧振腔作換能元件，其瞬時帶寬很窄，為了展寬速調(diào)管的工作頻率范圍，采用機械方式來改變諧振腔的頻率，一般改變腔的頻率有三種方式。
(1)電感調(diào)諧：通過改變腔壁的位置，即改變腔體體積來達到改變頻率的目的。
(2)電容調(diào)諧：在諧振腔中伸入一細桿，端頭固定一金屬片，通過改變金屬片的位置來改變間隙電容，從而改變腔的諧振頻率。
(3)復(fù)合調(diào)頻：通過同時改變腔體的電感和電容來改變諧振腔的頻率。
每個諧振腔內(nèi)有一個以鎢絲作彈簧的電感塊，當(dāng)電感塊在腔體內(nèi)產(chǎn)生位移，腔體的體積即隨之產(chǎn)生變化而改變頻率。諧振腔結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。波紋管的作用是保證真空密封，并使帶調(diào)諧塊的調(diào)諧桿產(chǎn)生位移。電感調(diào)諧具有調(diào)諧范圍寬，調(diào)諧頻率小，工作比較穩(wěn)定等優(yōu)點。UCB速調(diào)管帶有能預(yù)置6個頻道的調(diào)諧機構(gòu)，其基本出發(fā)點是用機械手段將電性能存儲起來。