[发明专利]一种用于提高太赫兹行波管工作占空比的整管散热系统

说明书

本发明涉及一种用于提高太赫兹行波管工作占空比的整管散热系统，属于真空电子器件技术领域，包括上冷却模块、下冷却模块、极靴导热片组、散热器、冷却风扇模块、驱动泵组和冷却液管路，本发明同时实现对行波管中的高频系统以及收集极进行有效散热，使得行波管管体温度处于稳定工作温度范围内，行波管在输出功率5W的条件下，工作占空比达到100％。

技术领域

本发明属于真空电子器件技术领域，具体地说涉及一种用于提高太赫兹行波管工作占空比的整管散热系统。

背景技术

太赫兹波是指频率在0.1THz至10THz(1THz＝1012Hz)范围内的电磁波，它是介于毫米波与红外光之间的电磁波谱。由于太赫兹波谱所独有的优良特性，目前太赫兹科学技术发展火热，包括高速数据通信以及高分辨雷达等应用系统的工作频率都纷纷在向太赫兹频带扩展，而目前太赫兹源的发展水平正严重制约着太赫兹科学技术的发展，对宽带、大功率、高工作占空比的太赫兹源需求急迫。

行波管作为一种宽频带、大功率、高增益的电真空放大器，其工作原理是利用电子束在慢波结构中与电磁波进行互作用最终实现对电磁波进行功率放大的，在低频段行波管已被广泛地应用于电子对抗、雷达系统以及卫星通信等领域，在多数应用系统中对行波管的工作占空比都有较高要求，比如在通信系统中一般要求行波管的工作占空比达到100％。在将行波管工作频带向太赫兹频段扩展的过程中，采用折叠波导作为慢波结构的太赫兹行波管发展较为迅速，在国外，太赫兹折叠波导行波管的最高工作频率已达到1.03THz，最大输出功率已达到百瓦量级(0.22THz)；在国内，太赫兹折叠波导行波管的最高工作频率已达到0.34THz，最大输出功率已达到16W(0.22THz)。然而，太赫兹行波管的工作占空比却普遍较低，其主要原因在于，太赫兹行波管工作频率高，由于尺寸共度效应，其各结构尺寸极其微小，使其对结构尺寸偏差以及装配误差极为敏感，电子束在微细电子束通道中传输时易出现较高比例的截获，而太赫兹行波管的紧凑结构又使得因电子截获而产生的热量难以有效散出，热量的积累造成永磁聚焦系统的磁场强度降低，这使得管体截获的电子进一步增加，最终，行波管会由于有效参与束-波互作用的电子大幅减少造成性能急剧下降。所以，为了提高太赫兹行波管的工作占空比，使其最终可以成功实现系统应用，用于太赫兹行波管的高效整管散热系统不可或缺，而目前该类型装置的发展还不成熟。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种用于提高太赫兹行波管工作占空比的整管散热系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于提高太赫兹行波管工作占空比的整管散热系统，所述行波管包括依次连接的电子枪、高频系统和收集极，包括：

包覆于收集极顶部的上冷却模块，其用于对收集极的顶部进行散热；

包覆于收集极底部的下冷却模块，其用于对收集极的底部进行散热，所述下冷却模块处设有若干个间隔设置的导热齿片；

包括若干个导热片的极靴导热片组，所述高频系统中的极靴贯穿导热片的顶部，且导热片的底部嵌入相邻的导热齿片之间；

和冷却液模块，所述冷却液模块包括驱动泵组、冷却液管路和散热器，冷却液模块分别与上冷却模块、下冷却模块连通以形成冷却液的循环回路。

进一步，所述上冷却模块包括上冷却板和上密封板，所述上冷却板的底部开有半圆柱形的用于容纳收集极顶部的上缺口，其顶部开有用于容纳上密封板的上容纳腔，所述上容纳腔的下方设有与其连通的上冷却腔，所述上冷却板上设有与上冷却腔连通的上冷却液入口和上冷却液出口。

进一步，所述下冷却模块包括下冷却板和下密封板，所述下冷却板的顶部开有半圆柱形的用于容纳收集极底部的下缺口，其底部开有用于容纳下密封板的下容纳腔，所述下容纳腔的下方设有与其连通的下冷却腔，所述下冷却板上设有与下冷却腔连通的下冷却液入口和下冷却液出口。