一種impatt二極管夾持緊固裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及3mm波段IMPATT(Impact Avalanche and Transist Time)管微波器件
技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種頂PATT二極管夾持緊固裝置，可應(yīng)用于基于頂PATT管的3mm注鎖放大 器等微波器件中。
【背景技術(shù)】
[0002] 毫米波技術(shù)是當(dāng)今微波技術(shù)界最為熱門的課題之一，并且已經(jīng)在軍事和民用中得 到了廣泛的應(yīng)用。在3mm波段中，由于功率放大器等MMIC(單片微波集成電路)器件尚屬于探 索研究階段，其輸出功率為幾百毫瓦級(jí)別，使得3mm波段系統(tǒng)發(fā)展受限。
[0003] 隨著軍事電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)3mm波固態(tài)發(fā)射源的輸出功率的需求卻越來越高，而 基于MMIC的微波組件的輸出功率卻往往不滿足系統(tǒng)要求。頂PATT管作為毫米波波段常用的 固態(tài)功率器件，已可以在整個(gè)30~300GHz頻率范圍內(nèi)工作，并且具有效率較高、輸出功率大 的特點(diǎn)。即便如此，單個(gè)MPATT放大器件也常常難以滿足大功率固態(tài)毫米波雷達(dá)對(duì)發(fā)射功 率的要求，慶幸的是，和其他類型微波器件采用多組放大器對(duì)信號(hào)逐級(jí)放大一樣，基于 頂PATT管的放大器可采用注入鎖定功率放大方案實(shí)現(xiàn)3mm波信號(hào)的功率放大，這樣就實(shí)現(xiàn) 了 3mm雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)發(fā)射機(jī)的發(fā)射輸出功率要求。
[0004] IMPATT是英文（Impact Avalanche and Transist Time)的簡(jiǎn)稱，它利用碰撞雪崩 擊穿和渡越時(shí)間效應(yīng)在電流和電壓波之間產(chǎn)生相位延遲，因而導(dǎo)致與頻率有關(guān)的負(fù)阻效應(yīng) 從而產(chǎn)生振蕩。而注鎖放大器被注入一信號(hào)時(shí)，如果注鎖放大器的自由振蕩頻率十分接接 近于注入信號(hào)的頻率，則被注入的注鎖放大器輸出信號(hào)頻率將被迫與注入信號(hào)頻率同步， 稱為注入鎖定放大。這樣就實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的功率放大。
[0005] 基于IMPATT管的注鎖放大器的電路結(jié)構(gòu)是通過減高波導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)的，目的是為了很 好的實(shí)現(xiàn)有源器件的低阻抗和矩形波導(dǎo)的高阻抗之間的匹配。頂PATT管通過夾持裝置固定 在諧振腔內(nèi)。為了獲取適當(dāng)?shù)念l率和最大的輸出功率到負(fù)載而不是耗散在吸收材料上，可 通過調(diào)節(jié)諧振腔的調(diào)諧活塞和IMPATT管在諧振腔里的位置來實(shí)現(xiàn)。短路調(diào)諧活塞可通過陽 極化的鋁插條，而夾持緊固裝置因?yàn)橐瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)IMPATT管位置調(diào)節(jié)、夾持和緊固、對(duì)外導(dǎo)熱 等功能。故MPATT管持緊固裝置的設(shè)計(jì)成為一個(gè)難題，成為基于頂PATT管的3mm器件研發(fā)調(diào) 試的瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 要解決的技術(shù)問題
[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)基于頂PATT管的3_微波器件，提供一種可調(diào)節(jié)、 易導(dǎo)熱、小型化、緊固可靠的IMPATT夾持裝置，實(shí)現(xiàn)MPATT管位置調(diào)節(jié)、可靠緊固、對(duì)外導(dǎo)熱 的功能。
[0008] 技術(shù)方案
[0009] 為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種獨(dú)特的卡環(huán)結(jié)構(gòu)，將直徑為1.5mm的 IMPATT管進(jìn)行夾持和緊固。通過調(diào)節(jié)螺柱對(duì)IMPATT管的管殼底部施加應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì) IMPATT管的位置調(diào)節(jié)功能。通過將卡環(huán)兩端設(shè)計(jì)為錐形結(jié)構(gòu)，并對(duì)錐形部分進(jìn)行開縫處理， 在緊固螺栓對(duì)卡環(huán)施加應(yīng)力時(shí)，使得卡環(huán)錐形開縫處部分發(fā)生微小形變，從而將頂PATT管 緊緊鎖住，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)MPATT管的夾持緊固功能。通過卡環(huán)材料的合理選型和控制裝配間 隙，通過裝置導(dǎo)熱率，從而實(shí)現(xiàn)頂PATT管對(duì)外良好導(dǎo)熱功能。通過以上環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)頂PATT 管的位置調(diào)節(jié)、夾持緊固和對(duì)外導(dǎo)熱等功能。
[0010] -種IMPATT二極管夾持緊固裝置，其特征在于包括卡環(huán)、鎖緊環(huán)、緊固螺栓和調(diào)節(jié) 螺柱;所述的卡環(huán)中間段為圓環(huán)、兩端為圓錐形結(jié)構(gòu)，兩端開有縫隙，IMPATT二極管插入卡 環(huán)內(nèi)；鎖緊環(huán)內(nèi)壁上設(shè)有與卡環(huán)圓錐形部分相配合的錐形腔，鎖緊環(huán)一端與卡環(huán)嵌套在一 起，另一端與緊固螺栓相鄰;在緊固螺栓內(nèi)設(shè)有調(diào)節(jié)螺柱，通過調(diào)節(jié)螺柱對(duì)MPATT二極管施 加應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)IMPATT二極管的位置調(diào)節(jié)功能。
[00?1 ] 所述的卡環(huán)的外徑為2· 5~3· 5mm，內(nèi)徑為1 · 51~1 · 55mm，長(zhǎng)度為3·9~4mm，卡環(huán)圓 錐面與法線夾角為120°，卡環(huán)兩錐面縫隙相對(duì)角度為45°，卡環(huán)圓錐形部分開4條寬度為0.1 ~0.15mm，長(zhǎng)度為2.3~2.6mm的縫隙。
[0012]所述的卡環(huán)采用無氧銅材料。
[0013 ]所述的卡環(huán)和頂PATT二極管的裝配間隙為I Oum。
[0014]所述的卡環(huán)和殼體裝配間隙為50um。
[0015] 有益效果
[0016] 本發(fā)明提出的一種頂PATT二極管夾持緊固裝置，具有有益效果：
[0017] 1)可調(diào)性好。調(diào)節(jié)螺柱的設(shè)計(jì)巧妙的實(shí)現(xiàn)了對(duì)頂PATT管位置進(jìn)行調(diào)整的功能。
[0018] 2)可靠性高?？ōh(huán)獨(dú)特的錐形設(shè)計(jì)以及開縫處理，使得MPATT管緊固可靠，提高了 頂PATT管的抗振動(dòng)能量，使得注鎖放大器能穩(wěn)定工作。
[0019] 3)導(dǎo)熱性好。提高零部件裝配間隙和卡環(huán)材料的優(yōu)選最大限度的增加頂PATT管對(duì) 外導(dǎo)熱性能。
[0020] 4)小型化。整個(gè)夾持緊固裝置尺寸為05mm X 8mm，尺寸較小。
【附圖說明】
[0021]圖1本發(fā)明夾持緊固裝置剖視圖
[0022 ] 1 -調(diào)節(jié)螺柱、2-殼體、3-緊固螺栓、4-鎖緊環(huán)、5-卡環(huán)、6-頂PATT二極管；
[0023]圖2本發(fā)明夾持緊固裝置爆炸圖
[0024]圖3本發(fā)明關(guān)鍵部件一頂PATT管卡環(huán)結(jié)構(gòu)圖：（a)右視圖、（b)主視圖、（c)左視圖、 (d)俯視圖
【具體實(shí)施方式】
[0025]現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
[0026]夾持緊固裝置中心剖面圖如圖1所示。夾持緊固裝置包括MPATT管卡環(huán)、鎖緊環(huán)、 緊固螺栓和調(diào)節(jié)螺柱，四種零部件互相配合，實(shí)現(xiàn)IMPATT管在諧振腔內(nèi)的位置調(diào)節(jié)、IMPATT 管的夾持緊固、頂PATT管對(duì)外散熱等功能。
[0027]夾持緊固裝置零部件裝配立體示意圖如圖2所示，卡環(huán)內(nèi)外徑為同心圓，內(nèi)直徑比 IMPATT管外徑稍大。IMPATT二極管裝在卡環(huán)中心環(huán)內(nèi)，卡環(huán)裝配在殼體中，卡環(huán)兩端為圓錐 形結(jié)構(gòu)，與殼體和鎖緊環(huán)的錐形腔配合嵌套，再通過緊固螺栓進(jìn)行鎖緊固定。在緊固螺栓中 間設(shè)計(jì)和頂PATT管相同直徑的調(diào)節(jié)螺柱，通過調(diào)節(jié)螺柱對(duì)頂PATT管的管殼底部施加應(yīng)力， 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)IMPATT管的位置調(diào)節(jié)功能?？ōh(huán)兩端設(shè)計(jì)為圓錐形結(jié)構(gòu)，并對(duì)圓錐形部分各開4 條縫隙，通過緊固螺栓對(duì)鎖緊環(huán)施加應(yīng)力，使得卡環(huán)兩端圓錐形開縫處部分發(fā)生微小形變， 向IMPATT管收縮，從而將IMPATT管緊緊鎖住，巧妙的實(shí)現(xiàn)了對(duì)IMPATT管的夾持緊固功能。設(shè) 計(jì)中，對(duì)卡環(huán)的材料進(jìn)行選型，備選材料有錯(cuò)、青銅、黃銅、無氧銅和媽銅等，對(duì)它們的導(dǎo)熱 率、變形率、可加工性以及價(jià)格等綜合因素進(jìn)行比較和試驗(yàn)后，最終選擇導(dǎo)熱較好且可加工 的無氧銅材料?？ōh(huán)和IMPATT管的裝配間隙設(shè)計(jì)為10um，并通過開縫錐形部分進(jìn)行鎖緊，卡 環(huán)和殼體裝配間隙為50um，并通過鎖緊環(huán)和鎖緊螺栓進(jìn)行緊固，從而盡可能減小裝配縫隙， 增加接觸面積，增加導(dǎo)熱率，從而實(shí)現(xiàn)MPATT管對(duì)外良好導(dǎo)熱功能。
[0028]卡環(huán)是整個(gè)頂PATT管夾持緊固裝置的核心部件，對(duì)頂PATT管的位置調(diào)節(jié)、夾持緊 固、對(duì)外散熱都是通過卡環(huán)來實(shí)現(xiàn)?？ōh(huán)的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，卡環(huán)的外徑為φ?，內(nèi)徑為 φ2，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，卡環(huán)錐面與法線夾角為α，卡環(huán)兩錐面縫隙相對(duì)角度為β，卡環(huán)錐形部分開4條 寬度為Wl，長(zhǎng)度為L(zhǎng)1/L2的縫隙?？ōh(huán)的結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì)尺寸見下表。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種IMPATT二極管夾持緊固裝置，其特征在于包括卡環(huán)（5)、鎖緊環(huán)（4)、緊固螺栓 (3)和調(diào)節(jié)螺柱（1);所述的卡環(huán)（5)中間段為圓環(huán)、兩端為圓錐形結(jié)構(gòu)，兩端開有縫隙， IMPATT二極管(6)插入卡環(huán)（5)內(nèi)；鎖緊環(huán)(4)內(nèi)壁上設(shè)有與卡環(huán)圓錐形部分相配合的錐形 腔，鎖緊環(huán)(4)一端與卡環(huán)嵌套在一起，另一端與緊固螺栓(3)相鄰;在緊固螺栓(3)內(nèi)設(shè)有 調(diào)節(jié)螺柱（1)，通過調(diào)節(jié)螺柱（1)對(duì)IMPATT二極管(6)施加應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)IMPATT二極管 (6)的位置調(diào)節(jié)功能。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種IMPATT二極管夾持緊固裝置，其特征在于所述的卡環(huán)的 外徑為2.5~3.5mm，內(nèi)徑為1.51~1.55mm，長(zhǎng)度為3.9~4mm，卡環(huán)圓維面與法線夾角為 120°，卡環(huán)兩錐面縫隙相對(duì)角度為45°，卡環(huán)圓錐形部分開4條寬度為0.1~0.15mm，長(zhǎng)度為 2.3~2.6mm的縫隙。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種IMPATT二極管夾持緊固裝置，其特征在于所述的卡環(huán) 采用無氧銅材料。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種IMPATT二極管夾持緊固裝置，其特征在于所述的卡環(huán) 和IMPATT二極管的裝配間隙為1 Oum 〇5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種IMPATT二極管夾持緊固裝置，其特征在于所述的卡環(huán) 和殼體裝配間隙為50um〇
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種IMPATT二極管夾持緊固裝置，用于解決基于IMPATT二極管技術(shù)的3mm波段微波器件中IMPATT二極管的夾持緊固等問題。裝置采用獨(dú)特的卡環(huán)設(shè)計(jì)，通過調(diào)節(jié)螺柱對(duì)IMPATT管的管殼底部施加應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)IMPATT管的位置調(diào)節(jié)功能。通過將卡環(huán)兩端設(shè)計(jì)為錐形結(jié)構(gòu)，并對(duì)錐形部分進(jìn)行開縫處理，在緊固螺栓對(duì)鎖緊環(huán)和卡環(huán)施加應(yīng)力時(shí)，使得卡環(huán)錐形開縫處部分發(fā)生微小形變，從而將IMPATT管緊緊鎖住，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)IMPATT管的夾持緊固功能。通過卡環(huán)材料的合理選型和控制裝配間隙，通過裝置導(dǎo)熱率，從而實(shí)現(xiàn)IMPATT管對(duì)外良好導(dǎo)熱功能。與現(xiàn)有IMPATT二極管的夾持緊固裝置相比，本發(fā)明具有可調(diào)性好、可靠性高、導(dǎo)熱性好以及小型化等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H01P1/00
【公開號(hào)】CN105680120
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610056179
【發(fā)明人】張生春, 楊芳紅, 張國(guó)強(qiáng), 雷國(guó)忠, 周立學(xué), 饒睿楠, 云龍, 張山杉, 彭歡, 鄢煒森, 段軍, 祝起凡
【申請(qǐng)人】西安電子工程研究所
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年1月27日