摘 要：行波管放大器造价昂贵，运行成本高，正确的使用和维护可延长使用寿命，从而达到节约经费的目的。
关键词：行波管 组成 保养 维护
中图分类号：TN124 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0011-01
1 原理与组成
在雷达发射机中，行波管是一种应用范围最广和工作频率范围最宽的微波放大器件。行波管放大器，是通过电磁场与电子注发生能量交换使高频信号得以放大的微波真空器件，行波管是靠连续调制电子注的速度来实现放大功能的微波电子管。行波管的结构包括电子枪（或阴极）、相互作用区（慢波结构）和收集极三部分。小功率和中功率行波管通常作为前级激励放大器去推动大功率多腔速调管或M型微波放大管。
根据行波管慢波结构的不同，可分为螺旋线行波管和耦合腔行波管等几种。按功能要求，可分为宽带行波管、大功率行波管以及双模行波管等。在雷达发射机中，主要使用中、大功率的耦合腔行波管、双模行波管以及用于微波功率模块的微型行波管等。
螺旋线慢波电路由很细的钨丝或钼丝绕制而成。它非常脆弱而且热容量小，但带宽很宽。由于螺旋线是均匀的，因此在螺旋线中传播的射频波，其相速可在一个很宽的频率范围内保持近似不变，再加上负色散技术可以将低频射频波相速拉平，所以通常可获得3∶1或更大的带宽。还有一种衍生螺旋线行波管，其微波电路为环圈、环杆和双带对绕或双螺旋结构，它的尺寸和热容量比螺旋线大，因此具有较高的功率容量，但频带稍窄一些。
耦合腔行波管的慢波结构一般由多达50～60个全金属结构的相邻腔体组成。射频波通过相邻腔体壁的耦合槽或耦合孔传播时，好比在一个折叠波导中传播一样。这种结构是全金属的，具有尺寸大、功率容量大和容易冷却等优点，适用于高功率发射机应用。它是行波管中的高功率放大器件，其瞬时带宽为10%。
2 行波管放大器的备份
实际工作经验证明，行波管放大器故障率是电子战装备中故障率最高的。而在战时，由于对外辐射大功率信号，又容易招致反辐射武器的打击，是典型的战场易损部件。同时，行波管又是寿命器件，使用（贮存）一定时间后（几百到上千小时）行波管的输出功率急剧下降，宣告行波管生命结束。
因此，在考虑常规备件备份时，行波管放大器是优先考虑的对象。但如何备份、备份多少行波管，只备份行波管和高压电源还是直接备份放大链路，又有几种选择。笔者认为。仅仅备份行波管是不现实的，原因是行波管、特别是超宽带行波管，电参数的离散性很大，即使同一生产批次的行波管，每个管子所具备的电参数也有很大差异，增益也不一致，在发射机的研制、生产过程中，与之相配的高压电源必须反复调试后才能使行波管输出额定功率，调试时所需仪器仪表也很多，包括信号源、功率计、耦合器和冷却系统等。另外，为使前级推动的功率放大器与行波管的输入电平匹配，还需制作均衡器，而均衡器的制作也有较长的调试过程。因此，在现场更换行波管是不现实的。这样，在制定备件方式时，为达到现场快速更换的目的，只能以整个放大链路（含中功率放大器、均衡器、行波管、隔离器和高压电源）为单元进行备份，才能达到现场快速更换的目的。
3 行波管放大器的维护和保养
对于行波管放大器，日常最基本的维护是避免发射机受潮，除了保证高压电源机箱的密封性或直接灌封高压部件外也可通过定期加电驱赶潮气。
行波管是发射机中贵重的核心部件，为使其在寿命期内可靠地工作，在使用和贮存过程中要采取必要的措施保护行波管—即定期老炼行波管。
在行波管工作过程和整个寿命期间，稳定地产生和维持电子注是关键，电子注由电子枪产生，电子枪依靠热阴极发射电子工作，阴极稳定发射是管子工作的必要条件。阴极由钨海绵机体和活性物质组成，阴极在真空中加热后，氧化钡分解成钡原子，钡原子由阴极内部扩散到阴极表面，在阴极表面形成发射层，使阴极具有发射能力。行波管出厂前，经过激活、老炼后，阴极表面有一层活性良好的发射面，如果长期存放，阴极表面的活性物质钡原子会流失。另外，行波管内应有极高的真空度，但经过一定时间存放后，管内真空度会发生微小的变化，需要定期加电老炼。通过老炼使阴极表面重新激活，真空度得以提高。
存放过程应每隔半年对行波管进行一次老炼。老炼应在使用条间良好的散热环境下，对行波管加电工作，历时大约4～8 h。
随着设备的不断改造和工艺的成熟，行波管的寿命也在不断提高。根据厂家提供的数据，在正常的使用情况下，行波管的寿命可达到1000 h。假如储备的发射分机的存储期为5年，在5年的储存期内，以每隔6个月老炼行波管5 h计算，总寿命的损失为50 h。以50 h寿命损失的代价，换回行波管始终处于正常的待工作状态是值得的。建议在储备各波段雷达发射分机时，考虑配备通用的行波管老炼设备，定期对各个频段的行波管进行老炼。
4 通用行波管老炼设备简介
如果以整个放大链路为单元进行备份，老炼设备的构成相对比较简单，由频率源、匹配负载、耦合器、检波器、放大电路、显控电路、电源等组成。
频率源可输出多个点频信号，在老炼各个波段的行波管时提供激励信号；耦合器耦合部分能量给检波器对输出信号检波，检波后经放大给显控电路，判断是否有一定功率输出；显控电路除了正确控制对行波管加/断电顺序外，可对行波管预热时间和老炼时间进行定时，并记录行波管老炼时间；匹配负载用于吸收发射功率，可选用2～18 GHz的大功率负载；根据行波管冷却方式—如传导散热、水冷、液冷等，配备相应的冷却系统，冷却系统的冷却能力应有一点裕量，确保老炼过程中行波管不会因过热过载而保护。
参考文献
[1]丁鹭飞，陈建春.雷达原理[M].电子工业出版社.
[2]殷瑞剑，来国军.回旋行波管返波振荡的研究[Z].