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　　1慢波組件的裝配
　　目前，螺旋線慢波組件的裝配方法可以分為兩大類，即非焊接裝配方法和焊接裝配方法。
　　11非焊接方法
　　非焊接的方法只是將組件擠壓在一起，裝配效果的好壞主要依賴于螺旋線與絕緣夾持桿界面，夾持桿與金屬管殼界面接觸壓力的均勻性。使用非焊接方法裝配組件時一定要注意保證螺旋線不變形和夾持桿的位置不改變。日本NEC公司使用非焊接的裝配方法制作了6GHz3kW的行波管，增益為36dB，總效率可達24，還制作14GHz600W的行波管，增益為46dB，總效率達到26，這兩個管子均獲得了很好的散熱性能。目前，使用較廣泛的非焊接方法主要是冷彈壓方法和熱擠壓方法。

　　（1）冷彈壓法這種方法主要是針對螺旋線外均勻分布有三個夾持桿的情況。該方法是在常溫下利用外部力量將空心圓柱管殼變形為接近夾持桿分布輪廓的三角形剖面結構，將夾持桿與螺旋線裝入，取消外部力，利用管殼自身的回復彈力及一定的向內的外力將夾持桿和螺旋帶擠壓（吹膜擠出膜泡不穩定的解決辦法）在一起。目前所使用的裝配工具，有橫向水平裝配的和縱向垂直裝配的。橫向裝配時管殼前后受力不均勻，組件的同軸性不夠好。相比之下采用縱向裝配的方法更能保證裝配的質量。

　　冷彈壓法的優點是工藝較簡單，夾持較牢固，能耐一定機械沖擊和振動，適用于小直徑管殼；缺點是零件尺寸公差要求嚴格，容易造成管殼的變形，散熱能力較差。因此，冷彈壓法在功率不大的脈沖和連續波行波管制造中廣泛采用。

　�。�2）熱擠壓法
　　這種方法是將低膨脹系數的擠壓模具套在管殼的外部，將螺旋線和夾持桿的組件按要求裝入管殼內。對組件加高溫，管殼在高溫下膨脹，但膨脹時受到模具的限制，從而產生向內的徑向壓力將內部組件擠壓緊，然后冷卻降溫，管殼收縮后將內部組件進一步壓緊。另外，還有一種叫纏繞法的裝配方法。

　　纏繞法的基本原理與熱擠壓法相同，只是纏繞法使用的是低膨脹系數的金屬絲（一般使用鍍了鎳的鉬絲或鎢絲），在管殼的外部進行纏繞。加熱使管殼膨脹受限。

　　該方法工藝實現不算復雜，與冷彈壓法相比，在提高散熱能力方面有明顯優勢。不過，使用該方法容易使管殼變形或使內部組件的位置變形。另外，這種方法也只是將組件擠壓在一起，其散熱性能受到一定的限制。

　　12焊接方法
　　焊接裝配方法將螺旋線、夾持桿和金屬管殼連接在一起，極大地減少了夾持桿表面的熱阻，從而降低了螺旋線上的最高溫度。法國的THCMSONCSF電子管公司利用焊接的方法制作出許多性能優良的管子，像TH3588，頻帶范圍4450GHz，輸出功率11kW，增益50dB；TH3639，頻帶范圍140145GHz，輸出功率160W，增益45dB.這些行波管均采用了焊接的方法進行裝配，較好地解決了慢波組件的散熱問題，都獲得了很好的性能。目前使用的焊接方法主要有燒結金屬粉末法、濺射鍍膜法和閃焊法。

　　（1）燒結金屬粉末法
　　這種方法是在夾持桿表面燒結一層金屬薄膜，在高溫下完成封接。此方法多用于焊接夾持桿與螺旋線，要求配方中玻璃成分少、焊料層熱傳導好、與介質形成過渡層薄，以減少高頻損耗。

　　該方法可以較好地提高慢波組件的散熱性能。
　　不過，金屬化與螺旋線精確對準較困難，裝配困難；金屬化時溫度高，細長的介質桿易變形，不適合用于BeO桿。

　　（2）濺射鍍膜法
　　這種方法利用真空蒸涂、離子濺射、離子涂敷等方法在介質面上得到極薄且均勻的金屬化層，然后再進行焊接。
　　這種方法的優點是能夠較好地提高慢波組件的散熱性能，缺點是組件的介電性能降低，高頻損耗增加，對于鍍膜焊接后的多余膜料不容易去除干凈，而且在去除時螺旋線可能會發生化學反應而使性能受到影響。

　�。�3）閃焊法
　　這種方法是利用短脈沖電流將螺旋線加熱到與其接觸部位的介質桿局部熔化的溫度，使螺旋線與介質桿焊接在一起。
　　閃焊的設備和工藝都較簡單、周期短、效率較高，對慢波組件的散熱能力有較好的提高。缺點是高頻損耗較大，焊接點嵌入不均勻，而且組件尺寸不能滿足所要求的精度，閃焊BeO桿時毒性較大。
　　使用焊接方法對于提高慢波組件的散熱性能的優勢是明顯的，但是在工藝實現上是困難的。

　　國內某研究機構利用真空蒸發鍍膜技術在BeO夾持桿表面依次蒸鍍鉬和銅，然后將鍍膜后的夾持桿與鎢螺旋線焊接。采用冷彈壓的方法將焊接后的組件裝入不銹鋼管殼。通過試樣管測試，證明了螺旋線與夾持桿焊接后有較強的散熱能力。該方法將濺射鍍膜法和冷彈壓法結合運用達到了改善散熱性能的目的。

　　使用各種裝配方法有利有弊，不過在提高慢波組件散熱性能方面的差別還是比較明顯的，　比較了通常情況時不同方法制備出的組件的散熱能力。

　　散熱性能比較圖示的實驗是加入功率使組件升溫，通過比較螺旋線與管殼在不同加入功率時的溫度差來評價其散熱性能的。

　　2慢波組件材料的選擇
　　選擇慢波組件的材料時，一般需要考慮兩方面因素：一是有較高的導熱率，較高的導熱率能夠帶來高的傳導能力；二是能夠與其它材料保持良好的接觸，這樣可以降低不同材料之間接觸面的熱阻。

　　21金屬管殼材料的選擇
　　金屬管殼需要具有足夠的機械強度、無磁性、良好的熱傳導性和高溫強度。通常選用蒙乃爾、彌散強化無氧銅、鋯銅、不銹鋼等材料來制作管殼�，F在許多行波管的管殼都使用蒙乃爾。蒙乃爾是以鎳為主的鎳銅合金，它具有高強度、延性、可焊性和優良的耐蝕能力，它的電阻率為48cm，高溫時它有比不銹鋼好的強度，它的熱膨脹系數與不銹鋼或無氧銅相近。另外，彌散強化無氧銅也是被廣泛應用的材料，它比一般無氧銅性能更好，具有高溫、高強度和高熱導率的特性。美國的Cathay（CA）銅合金公司對彌散強化無氧銅進行了大量的研究，并指出可用于行波管器件。

　　22螺旋線材料的選擇
　　螺旋線的材料通常選用熔點高、機械強度好的鉬絲和鎢絲、錸鎢絲等，由于銅的導熱能力很強，也有使用銅的，其中鉬絲在行波管上的應用十分普遍。
　　鉬最明顯的特點就是氣體滲透性和析出性低，機械加工性能好。另外，現在許多研究機構對鉬或鎢的螺旋線表面鍍銅或鍍金，這樣既可以改善慢波結構的高頻損耗特性，也能夠提高螺旋線散熱能力。部分螺旋線材料的性能參數。

　　23夾持桿材料的選擇
　　夾持桿應具有低的介電常數、低的微波損耗、較高的機械強度和合適的導熱能力。常用作夾持桿的材料為氧化鋁、氧化鈹、氮化硼、氮化鋁等。目前，很多研究機構使用BeO材料的夾持桿。BeO瓷具有異常高的導熱性能，其低溫熱導率是目前其它陶瓷所不能比擬的，但BeO的毒性限制了它的廣泛應用�，F在許多人使用BN材料的夾持桿。BN陶瓷的熱導率隨溫度的升高而下降的趨勢比較小，因而具有好的高溫熱導率。在高溫段BN的熱導率可以做得比BeO高。美國雷聲公司研制了X波段，3kW脈沖功率和10工作比的高增益行波管，該管使用了各向異性的凹槽型BN夾持桿。部分夾持桿材料25時的性能參數。

　　夾持桿材料的熱導率是隨溫度變化的，顯示了部分夾持桿材料的熱導率隨溫度的變化關系。
　　在夾持桿材料的研究中，金剛石逐漸受到人們的重視。雷聲公司在20世紀70年代就開始在行波管輸出段用立方體天然金剛石顆粒夾持以提高散熱性能的研究。美國著名的休斯（Hughes）公司于1991年宣布他們成功研制了一只用金剛石片夾持的K波段高性能大功率行波管953H，他們采用了昂貴的大顆粒天然金剛石，將金剛石切片研磨成小片來組合成76mm長的矩形夾持桿，該桿作為輸出段夾持桿，輸入段仍用BeO桿夾持，省去了中間段。該管在高頻段上獲得了輸出功率大于75W，增益大于40dB的優良性能。

　　目前國外還有一種鑲嵌金剛石的方法。使用CVD法在空心管的固定位置上沉積金剛石，用微型的激光切割機將空心管上切成螺旋線結構，相當于在螺旋線上鑲嵌了金剛石支撐塊，外部金屬管殼由兩部分組合成，直接裝配成整體的慢波結構。

　　此方法消除了螺旋線與夾持桿之間的接觸熱阻，大大提高了螺旋線慢波系統的散熱能力；無需因為減小熱阻而對螺旋線施加過大的壓力，同時該方法避免了螺旋線在裝配過程中的變形。不過，此方法很不容易實現，對設備要求相當嚴格，耗費相當大。

　　3螺旋線夾持結構的改進
　　螺旋線夾持結構的作用主要有兩方面，一是支撐螺旋線結構，使螺旋線得以妥善地固定在管殼內；二是將螺旋線上的熱量向外導出，提供一個良好的散熱通道。要減小接觸熱阻除了需要使用導熱率高的材料外，還應該考慮到夾持桿結構的影響。

　　31常用的夾持桿的結構
　�。�1）圓形夾持桿
　　用了圓形夾持桿的慢波組件。
　　日本NEC公司在其慢波組件中使用了這種圓形的夾持桿。NEC公司使用了相對較厚的不銹鋼管殼為內部提供強壓，在鉬螺旋線表面鍍金從而使螺旋線與BeO桿保持良好的接觸。該慢波系統提高了螺旋線的散熱特性，使螺旋線上的熱量可以較快的均勻散布。

　�。�2）矩形夾持桿
　　使用矩形夾持桿的情況，這是一種傳統的結構。夾持桿也是矩形的，不過夾持桿的表面被鍍了金屬，這是Northrop寬帶螺旋線行波管的慢波組件的結構圖。Northrop行波管采用了鎢錸帶狀螺旋線，在BeO夾持桿的表面鍍上的銅膜。這種行波管改善了夾持桿與螺旋線和管殼的接觸表面，對散熱能力有一定的提高；另外，這種設計還有效地改善了行波管的色散特性。

　　圓形夾持桿和矩形夾持桿的制作工藝較為簡單，夾持桿也易于裝配。不過，夾持桿與螺旋線和管殼的接觸都只是點接觸或線接觸，熱阻較大，散熱情況不是特別理想。采用對夾持桿或螺旋線鍍膜的方法可以在一定程度上提高散熱性能。

　　32幾種特殊結構的夾持桿
　　（1）楔形（扇形）夾持桿
　　采用的是楔形（扇形）的夾持桿，圖中所示的是另一種Northrop寬帶螺旋線行波管。這種慢波組件是從整體結構上進行分段處理，使得夾持桿軸向剖面每一段長度不同，類似于梯形。該組件的夾持桿還進行了鍍膜處理，在夾持桿的表面鍍上了一層銅膜。該設計使夾持桿與管殼的接觸面變大，有效地增加了熱量向外的傳導。

　　（2）T形夾持桿
　　使用了T形夾持桿的組件結構圖，這是Hughes的MPM螺旋線慢波結構的示意圖。該結構采用了鍍有銅膜的矩形帶狀的鎢螺旋線，將BeO夾持桿做成了T形。這種組件使行波管具有較好的高頻特性，在改善散熱性能方面也有一定的作用。

　�。�3）非對稱夾持桿
　　這是韓國某研究機構設計的一種采用非對稱夾持桿的結構，三個BeO夾持桿中有一個用Al2O3代替。在夾持桿靠近管殼的部分設計成圓弧狀以更好的與管殼接觸，從而減小熱阻。使用較厚的夾持桿，來增加螺旋線、夾持桿和管殼之間的壓力。該結構不僅提高了組件的散熱能力，還可以有效地抑制二次諧波。

　　采用以上特殊結構的夾持桿增加了夾持桿與管殼或螺旋線的接觸面，有效地減小了接觸熱阻，對慢波組件的散熱性能有很好的改善作用。但這些夾持桿的結構略顯復雜，夾持桿特殊形狀的切割有一定的難度。
　　為了得到更高性能指標的行波管，需要對夾持桿的結構進行改進，使之具有更好的熱傳導能力。

　　4結論
　　由于慢波組件散熱能力是影響螺旋線行波管輸出功率主要因素之一，所以國內外各研究機構紛紛從不同方面尋求提高慢波組件散熱性能的方法。螺旋線慢波組件的散熱能力主要與裝配方法、夾持桿材料和結構有關。

　�。�1）焊接裝配的方法對提高散熱很有幫助，今后研究要點主要在設計出更完善的工藝實現方案，對焊接后的處理進行更深一步的改進。

　�。�2）幾種材料的搭配使用以及對材料鍍膜對提高組件本身的性能具有極大的益處。選擇材料時還需要綜合考慮一下所研制的行波管的散熱需求。

　�。�3）夾持桿結構的不同的確帶來了慢波組件性能的差異，如何設計出易于實現且性能良好的夾持桿結構對慢波組件的散熱能力的提高是相當重要的。

　　綜合考慮各個方面的影響因素，適時引進各種先進的技術，這必將帶來螺旋線行波管性能的一次飛躍。