CN105845530B - 具有频率连续调谐装置的速调管腔体及其组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有频率连续调谐装置的速调管腔体及其组装方法，通过内调谐杆组件、外调谐杆组件和支撑组件的配合实现谐振频率调节，调谐组件占用空间小、无需附加额外设备；膜片与腔体之间保证了良好的电接触和高机械强度；冷却水通路，能够快速传导膜片上累积的热量；在内调谐杆与内卡板之间放置弹簧，消除了内调谐杆组件与外调谐杆组件之间因零件配合误差引起的晃动；外调谐杆外壁螺纹和固定螺套内壁螺纹具有第二螺距，外调谐杆内壁螺纹和内调谐杆的长螺杆螺纹具有第一螺距，第二螺距小于第一螺距，实现了对膜片形变量的精确控制，从而能够连续地对腔体谐振频率进行微调。
Description
技术领域
本发明涉及微波及毫米波电真空器件技术领域，尤其涉及一种具有频率连续调谐装置的速调管腔体及其组装方法。
背景技术
速调管是一种高功率、高增益和高效率的微波、毫米波放大器件，同时还具有工作稳定可靠和长寿命的优点，这使其在科学研究、国防建设和工业生产领域获得了广泛的应用。在20世纪40年代，由于军用雷达技术发展的需要，速调管在理论和工程实现方面均取得了很大进展，与此同时，在高能物理研究领域，速调管开始用作推动电子直线加速器的功率源。从50年代早期开始，随着计算机技术的发展，通过对速调管中非线性注波互作用过程的深入分析并发展出相应的设计方法，使得器件的效率和功率不断获得优化提高。目前，用于下一代直线加速器的X波段速调管峰值输出功率已达75MW，用于热核聚变装置中等离子体低混杂波加热的C波段速调管连续波输出功率已达500kW。通过采用扩展互作用结构，小型化速调管的工作频率已逐步扩展到了毫米波、亚毫米波以及太赫兹频段，并开始在各类移动通信和探测设备中获得应用。
在速调管中，由阴极发射的电子注受到谐振腔间隙电场的调制而出现速度变化，随后，伴随着注内空间电荷波的影响转化为密度调制，最终逐渐形成高度群聚的电子注，离散的电子束团通过激励起输出腔高频电场向外界交出能量。这一复杂过程中，谐振腔的调谐状态对整个互作用效率的影响十分关键，频率失配的腔体将导致轴向速度异常零散的电子注，进而造成整管性能的显著下降。随着工作频率的提高，速调管的相对带宽变窄，为适应不同的应用需求，需要对腔体频率进行调整，同时为克服在制造和工艺环节引入的结构和装配误差，在热测过程中也需要对腔体频率进行精细的微调以使整管状态达到最优。因此，在对谐振腔频率要求严格的场合中，通常需要在腔体外部设置专用的调谐机构。
加拿大原子能公司(Atomic Energy of Canada Limited，AECL)的研究人员在1993年发表的论文(Design of a Tuner and Adjustable RF Coupler for a CW 2856MHzRF Cavity，M.S.de Jong，F.P.Adams，R.J.Burton et al.，Proceedings of the 1993Particle Accelerator Conference，vol.2，pp.829-831)中描述了一种用于S波段速调管谐振腔的机械调谐机构，参考图1。其腔体为中部开有漂移通道的扁平状轴对称圆柱形中空结构，在腔体侧壁11开孔并设置有调谐活塞12，调谐活塞12连杆内部为套管结构形成冷却水通路，调谐机构与腔体之间使用波纹管13密封。工作状态下，在外部附加执行器(如步进电机)推动调谐活塞动作从而实现对腔体频率的精确调谐。
但上述技术方案具有下列技术缺陷，首先，上述加拿大AECL公司的方案中，调谐活塞的动作需要通过外部的执行器来驱动，尽管调谐精度较高，但实际的速调管通常包含多个谐振腔，尤其是对于工作频率较高的小尺寸速调管，器件外部容纳执行器的空间十分有限。此外，执行器还需要额外的供电和控制设备辅助其正常工作，这增加了速调管作为基本器件单元的复杂性。因而，上述方案不适合在高频段速调管中使用。其次，对调谐活塞的冷却采用套管的形式，在小尺寸结构中实现起来难度较大，且水流量较小时冷却效果有限。活塞调谐方式需要确保活塞与腔侧壁的良好接触，否则会出现间隙打火和微波泄露的问题。调谐活塞与腔体之间无法保证真空密封且易形成气体残留，必要时需外接真空排气***。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有频率连续调谐装置的速调管腔体及其组装方法。
(二)技术方案
本发明的一种具有频率连续调谐装置的速调管腔体，包括：腔体组件21和与之对应的调谐组件，所述腔体组件21可组成包含N个串列腔体的腔链，每个腔体均固定连接一调谐组件；其中，所述调谐组件包括：内调谐杆组件、外调谐杆组件和支撑组件；所述内调谐杆组件包括：相互连接的膜片31和内调谐杆，所述内调谐杆包括长螺杆34，所述膜片31与腔体密封连接；所述外调谐杆组件包括：外调谐杆41，外调谐杆内壁与所述长螺杆34螺纹连接；所述支撑组件包括：支撑杆44、固定螺套46和限位筒49，支撑杆底端与腔体顶面固定连接，并支撑所述固定螺套46和限位筒49，固定螺套内壁与外调谐杆外壁螺纹连接，所述限位筒49与固定螺套46限定外调谐杆旋动的行程范围和路径，以限定膜片的形变量。
优选地：腔体组件的腔体顶面中部开有凹槽22，所述凹槽上部为一台阶结构23，N个腔体可组成一串列的谐振腔链；膜片下表面边缘固定连接于腔体凹槽的台阶结构23，密封该腔体凹槽以形成一谐振腔；所述外调谐杆组件还包括：限位螺母42，其位于所述限位筒49与固定螺套(46)之间，限位螺母内壁与外调谐杆外壁螺纹连接。
优选地，所述长螺杆的螺纹具有第一螺距；所述外调谐杆41为中空杆状结构，其内壁螺纹具有第一螺距，其外壁螺纹具有第二螺距；所述限位螺母42为环状结构，其内壁螺纹具有第二螺距；所述固定螺套46为管状结构，其内壁螺纹具有第二螺距；所述第二螺距小于第一螺距，使得外调谐杆的大行程变比转换为内调谐杆的小行程。
优选地，所述支撑组件还包括外卡板48；所述限位筒49为中空圆柱体结构，其顶端圆开口尺寸小于底端圆开口尺寸，其底端圆开口与外卡板中间圆通孔位置正对，其沿轴向在侧壁上以180度为间隔开有两个对称的长槽。
优选地，所述支撑组件还包括：内卡板45和螺母47；所述内卡板45为矩形平板，其中部开有圆通孔，固定螺套46***圆通孔中，内卡板两端开有对称的两个与支撑杆配合的圆通孔；所述外卡板48为矩形平板，其一侧中部开有带中间圆通孔的矩形槽，其两端开有对称的两个与支撑杆配合的圆通孔，限位筒49固定于与矩形槽相对的外卡板另一侧，两个支撑杆的顶端分别依次***内卡板的两个与支撑杆配合的圆通孔和外卡板的两个与支撑杆配合的圆通孔中，螺母47将内卡板45和外卡板48旋紧固定于支撑杆44上，固定螺套被外卡板的矩形槽限位；所述调谐组件还包括弹簧51，所述内调谐杆还包括与长螺杆34连接的块状平台35；所述弹簧51一端穿过长螺杆34并固定于块状平台35，另一端穿过固定螺套底部并与内卡板的下底面接触，提供紧固力。
优选地，所述膜片31和内调谐杆之间还连接有水套底座32和水套33；所述水套底座32为凸台状结构，横截面较小的一端与膜片上表面固定连接，所述水套33为一端开口的空腔结构，其两斜侧壁对称开有两个通孔，其顶面通过一盲孔与内调谐杆固定连接，其开口端与水套底座的横截面较大的一端密封连接，所述水套底座32和水套33组成冷却水通路。
本发明还提供了一种具有频率连续调谐装置的速调管腔体的组装方法，包括：步骤A：制备腔体组件21，并将膜片31与腔体密封连接；步骤B：组装弹簧51、内调谐杆组件以及内卡板45；步骤C：组装外调谐杆组件和内调谐杆组件并调整外调谐杆组件的位置；步骤D：安装外卡板组件；以及步骤E：紧固内卡板45和外卡板组件，制成具有频率连续调谐装置的速调管腔体。
优选地，所述步骤B具体包括：将弹簧51穿过长螺杆34，并将其下端固定放置于块状平台35，再将内卡板的与支撑杆配合的圆通孔穿过支撑杆顶端，同时内卡板的中部圆通孔穿过长螺杆34，使内卡板的下底面与弹簧的上端接触。
优选地，所述步骤C具体包括：子步骤C1：将限位螺母42安装在外调谐杆的合适位置并锁紧，旋动固定螺套46使之与限位螺母42抵紧，接着将外调谐杆41旋转安装在内调谐杆的长螺杆34上，将外调谐杆组件固定在内调谐杆组件上；以及子步骤C2：同时旋动外调谐杆41和固定螺套46，将内卡板45向下压至支撑杆顶端的螺纹底部，弹簧51处于收缩状态，反方向旋动外调谐杆41，固定螺套46位置不变，使外调谐杆组件整体向上运动，限位螺母42与固定螺套46分离。
优选地：所述步骤D具体包括：尝试安装外卡板组件，将外卡板的与支撑杆配合的圆通孔穿过支撑杆顶端，同时限位筒穿过外调谐杆41，并将固定螺套的六棱柱嵌入外卡板的矩形槽内，同时调整外调谐杆与内调谐杆的长螺杆的相对位置，使限位螺母42位于限位筒长槽的中间位置；步骤E具体包括：将螺母47旋转安装在支撑杆顶端，使内卡板45和外卡板组件压紧固定螺套46并稳固地安装在支撑杆44上。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明的一种具有频率连续调谐装置的速调管腔体及其组装方法具有以下有益效果：
(1)通过内调谐杆组件、外调谐杆组件和支撑组件的配合实现膜片形变量的调节，从而调节腔体谐振频率，调谐组件结构紧凑、动作稳定可靠、占用空间小、无需附加额外的执行器、电源和控制设备，非常适合小空间小尺寸高频段速调管；
(2)用膜片作为腔体的一个壁面，腔体频率通过调谐膜片来改变，膜片与腔体之间具有可靠的无缝连接和真空密封，二者作为一个整体保证了良好的电接触和高机械强度，从而有效避免了活塞式调谐装置的微波泄露和微量气体残留的问题，尤其对于高频段的速调管而言，因为腔体尺寸较小，采用膜片对腔体频率进行调谐相对活塞方式更为可行和有效；
(3)在膜片与调谐杆之间设置由水套底座和水套焊接而成的中空结构，用作冷却水通路，同时由无氧铜材料制成的水套底座和水套具有高的导热率，能够快速传导膜片上累积的热量，通过降低膜片温度有效减小其热形变引起的腔体频率变化，避免了在调谐杆中直接放置水路造成的结构复杂和冷却效果差的问题；
(4)在内调谐杆与内卡板之间放置弹簧，消除了内调谐杆组件与外调谐杆组件之间因零件配合误差引起的晃动，并确保内调谐杆组件的动作连续稳定；
(5)外调谐杆外壁螺纹和固定螺套内壁螺纹具有第二螺距，外调谐杆内壁螺纹和内调谐杆的长螺杆螺纹具有第一螺距，第二螺距小于第一螺距，实现了对膜片形变量的精确控制，从而能够连续地对腔体谐振频率进行微调。
附图说明
图1是加拿大AECL公司提出的一种用于S波段速调管谐振腔的机械调谐机构；
图2是本发明实施例的具有频率连续调谐装置的速调管腔体的立体示意图；
图3是本发明实施例的腔体组件和支撑杆的立体示意图，其中对腔体组件进行了剖切；
图4是本发明实施例的内调谐杆组件的立体示意图；
图5是本发明实施例的水套底座和水套组合起来的立体示意图，其中对水套进行了剖切；
图6是本发明实施例的外调谐杆组件的立体示意图和剖视图；
图7是本发明实施例的支撑组件的立体剖视图；
图8是本发明实施例的外卡板组件的立体示意图，其中对限位筒进行了剖切；
图9是本发明实施例的固定螺套的立体示意图；
图10是本发明实施例的弹簧的立体示意图；
图11是本发明实施例的具有频率连续调谐装置的速调管腔体的二分之一剖视图和局部放大视图；
图12是本发明实施例的具有频率连续调谐装置的速调管腔体的组装方法流程图。
【符号说明】
11-腔体侧壁；12-调谐活塞；13-波纹管；
21-腔体组件；22-凹槽；23-台阶结构；24-漂移头；
31-膜片；32-水套底座；33-水套；34-长螺杆；35-块状平台；36-圆柱形短杆；37-圆台；
41-外调谐杆；42-限位螺母；43-锁紧螺钉；44-支撑杆；45-内卡板；46-固定螺套；47-螺母；48-外卡板；49-限位筒
51-弹簧。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
速调管谐振腔的特性关系到输出功率和工作带宽等宏观性能指标，而谐振腔的谐振频率是其重要特性参数之一，改变谐振腔的体积可以调节其谐振频率。本发明提供了一种频率连续调谐装置，用来调节速调管谐振腔的谐振频率，从而使得速调管达到符合设计要求的状态。
参见图2至图11，本发明的第一实施例提供了一种具有频率连续调谐装置的速调管腔体，其包括：腔体组件21和与之对应的调谐组件，腔体组件21可沿漂移头安装方向组成N个串列的腔体，实际速调管中包括有多个腔体组件，每个腔体均固定连接一套调谐组件。
其中，腔体组件中腔体的顶面与串列方向垂直的两端开有两个对称的盲孔，其顶面中部向下开有凹槽22，凹槽上部的尺寸略大于下部的尺寸，以形成一台阶结构23，沿串列方向最外侧两个腔壁以及相邻两个腔体的公共腔壁共开有N+1个共轴圆孔，共轴圆孔内安装有漂移头24，漂移头24为中空圆管状结构，其伸入凹槽的一端为斜椎体，N个腔体的凹槽通过漂移头24连通，形成一串列的谐振腔链，在图2和图3中，所述N取1，可理解为速调管的腔链只包括一个腔体和一套调谐组件(实际速调管通常包含多个谐振腔)，腔体两长侧壁各开有一个共轴圆孔以容纳漂移头24。
其中，漂移头的斜锥体上开槽以抑制二次电子的不利影响，为减小表面电流损耗并提高导热能力，腔体组件21和漂移头24的材料均为无氧铜，二者通过钎焊连接；为提高腔体频率的调谐效果，共轴圆孔不位于腔壁的几何对称中心，而是靠近凹槽开口的位置，使得漂移头24也与凹槽开口的位置较近。
其中，每套调谐组件包括内调谐杆组件、外调谐杆组件、支撑组件和弹簧51。
其中，内调谐杆组件包括：膜片31、水套底座32、水套33以及由长螺杆34、圆台37、块状平台35和圆柱形短杆36组成的内调谐杆。
膜片下表面边缘固定连接于腔体凹槽的台阶结构23，密封该腔体凹槽以形成一谐振腔；水套底座32为凸台状结构，横截面较小的一端与膜片上表面固定连接；水套33为一端开口的空腔结构，其两斜侧壁对称开有两个通孔，其顶面具有一盲孔，其开口端与水套底座的横截面较大的一端密封连接，水套底座32和水套33组成冷却水通路；内调谐杆的圆柱形短杆固定于水套顶面的盲孔内，圆柱形短杆顶端连接块状平台35，块状平台顶端连接圆台37，圆台顶端连接长螺杆34，该长螺杆的螺纹具有第一螺距。
优选地，膜片的材料为高强度无磁不锈钢，表面电镀致密的镍层后再覆铜，以增大表面电导率减小电流损耗，提高腔体的品质因数；水套两斜侧壁的通孔分别作为进水口和出水口与外部的细铜管(图中未绘出)连接；水套底座截面较小的一端与膜片31钎焊连接；水套开口端与水套底座的横截面较大的一端钎焊连接，为增强散热效果，水套底座和水套的材料均为无氧铜，在速调管长脉冲或连续波工作时，可有效带走膜片上因表面电流损耗产生的热量，从而稳定腔体的结构和谐振频率；内调谐杆由无磁不锈钢制成且表面镀镍，圆柱形短杆36***水套顶面的盲孔内，并通过钎焊连接。
优选地，对于功率损耗小的腔体，膜片的发热量也较小，可以将水套底座32和水套33合并为一个不具有空腔的实体，以便简化结构；膜片31也可采用铜-锰白铜-铜复合材料，作为芯层的锰白铜具有较高的强度，外侧的铜层可以直接钎焊，其高电导率可减小表面电流损耗，无需电镀，简化了工艺过程。
其中，外调谐杆组件包括：外调谐杆41、限位螺母42和三枚锁紧螺钉43。
外调谐杆41为中空杆状结构，其外壁和内壁下部均刻有螺纹，内壁螺纹具有第一螺距，外壁螺纹具有第二螺距，其顶端开有一字槽；限位螺母42为环状结构，其内壁开有螺纹，该螺纹具有第二螺距，其圆周均匀分布三个贯通螺孔，其内壁与外调谐杆的外壁螺纹连接；锁紧螺钉43为短圆柱体，其顶端开有一字槽，其外表面开有螺纹，三枚锁紧螺钉43分别与限位螺母的三个贯通螺孔螺纹连接，将限位螺母42锁紧至外调谐杆41；内调谐杆的长螺杆34旋入外调谐杆的内壁，内调谐杆和外调谐杆41螺纹连接，其中，该第二螺距小于第一螺距。
外调谐杆的一字槽在需要调谐腔体频率时由专用工具进行旋动。
优选地，外调谐杆41、限位螺母42和锁紧螺钉43均由无磁不锈钢制成。
其中，支撑组件包括：两件支撑杆44、内卡板45、固定螺套46、两件螺母47以及由外卡板48和限位筒49组成的外卡板组件。
支撑杆44为圆柱形杆状结构，其两端的直径小于中间段的直径，其顶端开有螺纹，其底端***腔体顶面的盲孔内，与腔体固定连接。
由于水套在斜侧壁上有开孔，支撑杆44在空间上不会与外接细铜管冲突。
固定螺套46为管状结构，其内壁开有第二螺距的螺纹，其顶部为六棱柱，中部和底部为圆柱体，底部圆柱的直径小于中部圆柱的直径；
内卡板45为矩形平板，其中部开有圆通孔，固定螺套46***圆通孔中，其固定螺套中部圆柱的尺寸与内卡板中部圆通孔的尺寸匹配，内卡板两端开有对称的两个与支撑杆配合的圆通孔；
外卡板48为矩形平板，其一侧中部开有带中间圆通孔的矩形槽，其两端开有对称的两个与支撑杆配合的圆通孔，其与矩形槽相对的另一侧固定有限位筒49，限位筒49为中空圆柱体结构，其顶端圆开口尺寸小于底端圆开口尺寸，其底端圆开口与外卡板中间圆通孔位置正对，其沿轴向在侧壁上以180度为间隔开有两个对称的长槽，两个支撑杆的顶端分别依次***内卡板的两个与之配合的圆通孔和外卡板的两个与之配合的圆通孔中，两件螺母47将内卡板45和外卡板48旋紧固定于两个支撑杆44上，固定螺套的六棱柱被外卡板的矩形槽限位，外调谐杆41旋入固定螺套内壁，外调谐杆41和固定螺套46螺纹连接，限位螺母42位于限位筒的顶端圆开口与固定螺套的六棱柱之间，可从限位筒的长槽观察到限位螺母的位置。
限位筒49与固定在外调谐杆上的限位螺母相配合，限定了外调谐杆旋动的行程范围，确保了膜片的形变量在可回复的弹性形变区域内，从而有效避免金属膜片发生不可逆的塑性形变，防止腔体特性被永久性的改变；通过限位筒上所开的长槽，可以观察限位螺母42在整个行程内所处的位置，有助于操作人员估计当前腔体频率相对于参考值的偏离量；受到内卡板45和外卡板48共同约束的固定螺套46不存在旋转和垂直于卡板的轴向移动，限定了外调谐杆在空间的运动路径。
优选地，支撑杆44由无磁不锈钢制成且外表面镀镍，内卡板45、固定螺套46、螺母47、外卡板48和限位筒49由无磁不锈钢制成；支撑杆底端与腔体顶面的盲孔钎焊连接；外卡板48与限位筒49通过氩弧焊连接。
其中，弹簧51两端磨平，其一端穿过内调谐杆的长螺杆34并固定于块状平台35，另一端穿过固定螺套的底部圆柱并与内卡板的下底面接触，提供紧固力。
优选地，弹簧51可由高强度耐疲劳的铍青铜材料制成。
本发明第一实施例的具有频率连续调谐装置的速调管腔体，通过旋转外调谐杆带动内调谐杆上下垂直移动，内调谐杆的上下垂直移动对膜片产生垂直的提拉或按压，从而使膜片产生形变，进而调节腔体的频率。例如，内调谐杆、外调谐杆和固定螺套中均采用右旋螺纹，则顺时针转动外调谐杆时，将使内调谐杆向上运动，对膜片产生提拉作用，使腔体频率降低，而逆时针转动外调谐杆时，将使内调谐杆向下运动，对膜片产生按压作用，使腔体频率升高。
本发明第一实施例的具有频率连续调谐装置的速调管腔体，结构紧凑、动作稳定可靠、占用空间小、无需附加额外的执行器、电源和控制设备，非常适合在高频段的小型速调管中使用；在膜片与调谐杆之间设置由水套底座和水套焊接而成的中空金属结构，用作冷却水通路，同时由无氧铜材料制成的水套底座和水套具有高的导热率，能够快速传导膜片上累积的热量，通过降低膜片温度有效减小其热形变引起的腔体频率变化；避免了在调谐杆中直接放置水路造成的结构复杂和冷却效果差的问题；用金属膜片作为腔体的一个壁面，腔体频率通过调谐膜片来改变，膜片与腔体之间具有可靠的无缝连接和真空密封，二者作为一个整体保证了良好的电接触和高机械强度，从而有效避免了活塞式调谐装置的微波泄露和微量气体残留的问题；尤其是对于高频段的速调管而言，因为腔体尺寸较小，采用膜片对腔体频率进行调谐相对活塞方式更为可行和有效；在内调谐杆与内卡板之间放置弹簧51，消除了内调谐杆组件与外调谐杆组件之间因零件配合误差引起的晃动，并确保内调谐杆组件的动作连续稳定。
进一步地，本发明第一实施例的具有频率连续调谐装置的速调管腔体，膜片的形变量取决于内调谐杆、外调谐杆和固定螺套三者之间的相对位置。固定螺套的空间位置不变，可作为内调谐杆和外调谐杆空间位移的参考基准。外调谐杆外壁螺纹和固定螺套内壁螺纹均具有第二螺距，即轴向移动一个单位长度需旋转n圈。外调谐杆内壁螺纹和内调谐杆的长螺杆螺纹均具有第一螺距，即轴向移动一个单位长度需旋转m圈，其中n大于m，即第二螺距小于第一螺距，旋动外调谐杆在轴向产生一个单位的行程时，内调谐杆将相应地在轴向产生(n-m)/m倍的单位行程。举例来说，如果设置n-m＝1，则外调谐杆与内调谐杆之间轴向行程的变比为m倍，由此可见，本发明将外调谐杆较大的行程通过一定的变比转换为内调谐杆的较小行程，实现了对膜片形变量的精确控制，从而能够连续地对腔体谐振频率进行微调。
参见图12，本发明的第二实施例提供了一种上述具有频率连续调谐装置的速调管腔体的组装方法，其包括：
步骤A：制备腔体组件21，并将内调谐杆组件的膜片31与腔体密封连接。
该步骤A具体包括：
子步骤A1：制备腔体组件21，加工腔体的凹槽22和台阶结构23。
子步骤A2：将内调谐杆组件放置于腔体的凹槽内，将膜片31压紧于腔体凹槽内的台阶结构表面。
子步骤A2：通过冷测确定速调管腔体在膜片无形变状态下的谐振频率，若谐振频率高于预设频率值，则执行子步骤A3，若谐振频率低于预设频率值，则执行子步骤A4。
子步骤A3：在腔体凹槽内的台阶结构上放置与台阶结构截面一致的铜垫圈，增加腔体高度，再通过冷测判断修正后的谐振频率是否达到预设频率值，如果是，则通过钎焊将内调谐杆组件的膜片31与腔体凹槽内的台阶结构23密封真空连接；如果否，则重复执行子步骤A3，直到谐振频率达到预设频率值，并将内调谐杆组件的膜片31与腔体凹槽内的台阶结构23密封真空连接。
子步骤A4：通过铣削将腔体凹槽内的台阶深度加大，再通过冷测判断修正后的谐振频率是否达到预设频率值，如果是，则通过钎焊将内调谐杆组件的膜片31与腔体凹槽内的台阶结构23密封真空连接；如果否，则重复执行子步骤A4，直到谐振频率达到预设频率值，并将内调谐杆组件的膜片31与腔体凹槽内的台阶结构23密封真空连接。
步骤B：组装弹簧51、内调谐杆组件以及内卡板45。
步骤B具体包括：将弹簧51穿过内调谐杆的长螺杆34，并将其下端固定放置于内调谐杆的块状平台35，再将内卡板的与支撑杆配合的圆通孔穿过支撑杆顶端，同时内卡板的中部圆通孔穿过内调谐杆的长螺杆34，使内卡板的下底面与弹簧的上端接触。
步骤C：组装外调谐杆组件和内调谐杆组件并调整外调谐杆组件的位置。
步骤C具体包括：
子步骤C1：将限位螺母42安装在外调谐杆的合适位置并锁紧，旋动固定螺套46使之与限位螺母42抵紧，接着将外调谐杆41旋转安装在内调谐杆的长螺杆34上，将外调谐杆组件固定在内调谐杆组件上。
子步骤C2：同时旋动外调谐杆41和固定螺套46，将内卡板45向下压至支撑杆顶端的螺纹底部，弹簧51处于收缩状态，反方向旋动外调谐杆41，固定螺套46位置不变，使外调谐杆组件整体向上运动，限位螺母42与固定螺套46分离。
步骤D：安装外卡板组件。
步骤D具体包括：尝试安装外卡板组件，将外卡板的与支撑杆配合的圆通孔穿过支撑杆顶端，同时限位筒中部圆通孔穿过外调谐杆41，并将固定螺套的六棱柱嵌入外卡板的矩形槽内，同时调整外调谐杆41与内调谐杆的长螺杆34的相对位置，使限位螺母42位于限位筒长槽的中间位置。
步骤E：紧固内卡板45和外卡板组件，制成具有频率连续调谐装置的速调管腔体。
步骤E具体包括：将螺母47旋转安装在支撑杆顶端，使内卡板45和外卡板组件压紧固定螺套46并稳固地安装在支撑杆44上。
优选地，内调谐杆的长螺杆34、外调谐杆41和固定螺套46相互咬合的螺纹之间可以涂抹适量黄油以起到润滑作用，有助于频率连续调谐装置动作更为平稳。
至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明的具有频率连续调谐装置的速调管腔体及其组装方法有了清楚的认识。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：
(1)内调谐杆组件、外调谐杆组件、支撑组件还可以采用其他形状的结构；
(2)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围；
(3)上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有频率连续调谐装置的速调管腔体，其特征在于，包括：腔体组件(21)和与之对应的调谐组件，所述腔体组件(21)可组成N个串列的腔体，每个腔体均固定连接一调谐组件；其中，
所述调谐组件包括：内调谐杆组件、外调谐杆组件和支撑组件；
所述内调谐杆组件包括：相互连接的膜片(31)和内调谐杆，所述内调谐杆包括长螺杆(34)，所述膜片(31)与腔体密封连接；
所述外调谐杆组件包括：外调谐杆(41)，外调谐杆内壁与所述长螺杆(34)螺纹连接；
所述支撑组件包括：支撑杆(44)、固定螺套(46)和限位筒(49)，支撑杆底端与腔体顶面固定连接，并支撑所述固定螺套(46)和限位筒(49)，固定螺套内壁与外调谐杆外壁螺纹连接，所述限位筒(49)与固定螺套(46)限定外调谐杆旋动的行程范围和路径，以限定膜片的形变量；
腔体组件的腔体顶面中部开有凹槽(22)，所述凹槽上部为一台阶结构(23)；膜片下表面边缘固定连接于腔体凹槽的台阶结构(23)，密封该腔体凹槽以形成一谐振腔；
所述外调谐杆组件还包括：限位螺母(42)，其位于所述限位筒(49)与固定螺套(46)之间，限位螺母内壁与外调谐杆外壁螺纹连接，通过旋转外调谐杆带动内调谐杆上下垂直移动，内调谐杆的上下垂直移动对膜片产生垂直的提拉或按压，使膜片产生形变。
2.如权利要求1所述的速调管腔体，其特征在于：
N个腔体可组成一串列的谐振腔链。
3.如权利要求2所述的速调管腔体，其特征在于，所述长螺杆的螺纹具有第一螺距；所述外调谐杆(41)为中空杆状结构，其内壁螺纹具有第一螺距，其外壁螺纹具有第二螺距；所述限位螺母(42)为环状结构，其内壁螺纹具有第二螺距；所述固定螺套(46)为管状结构，其内壁螺纹具有第二螺距；所述第二螺距小于第一螺距，使得外调谐杆的大行程变比转换为内调谐杆的小行程。
4.如权利要求3所述的速调管腔体，其特征在于，所述支撑组件还包括外卡板(48)；
所述限位筒(49)为中空圆柱体结构，其顶端圆开口尺寸小于底端圆开口尺寸，其底端圆开口与外卡板中间圆通孔位置正对，在限位筒(49)的侧壁上沿限位筒(49)的轴向以180度为间隔开有两个对称的长槽。
5.如权利要求4所述的速调管腔体，其特征在于，
所述支撑组件还包括：内卡板(45)和螺母(47)；
所述内卡板(45)为矩形平板，其中部开有圆通孔，固定螺套(46)***圆通孔中，内卡板两端开有对称的两个与支撑杆配合的圆通孔；
所述外卡板(48)为矩形平板，其一侧中部开有带中间圆通孔的矩形槽，其两端开有对称的两个与支撑杆配合的圆通孔，限位筒(49)固定于与矩形槽相对的外卡板另一侧，两个支撑杆的顶端分别依次***内卡板的两个与支撑杆配合的圆通孔和外卡板的两个与支撑杆配合的圆通孔中，螺母(47)将内卡板(45)和外卡板(48)旋紧固定于支撑杆(44)上，固定螺套被外卡板的矩形槽限位；
所述调谐组件还包括弹簧(51)，所述内调谐杆还包括与长螺杆(34)连接的块状平台(35)；
所述弹簧(51)一端穿过长螺杆(34)并固定于块状平台(35)，另一端穿过固定螺套底部并与内卡板的下底面接触，提供紧固力。
6.如权利要求1所述的速调管腔体，其特征在于，所述膜片(31)和内调谐杆之间还连接有水套底座(32)和水套(33)；
所述水套底座(32)为凸台状结构，横截面较小的一端与膜片上表面固定连接，所述水套(33)为一端开口的空腔结构，其两斜侧壁对称开有两个通孔，其顶面通过一盲孔与内调谐杆固定连接，其开口端与水套底座的横截面较大的一端密封连接，所述水套底座(32)和水套(33)组成冷却水通路。
7.一种如权利要求1至6中任一项权利要求所述的具有频率连续调谐装置的速调管腔体的组装方法，其特征在于，包括：
步骤A：制备腔体组件(21)，并将膜片(31)与腔体密封连接；
步骤B：组装弹簧(51)、内调谐杆组件以及内卡板(45)；
步骤C：组装外调谐杆组件和内调谐杆组件并调整外调谐杆组件的位置；
步骤D：安装外卡板组件；以及
步骤E：紧固内卡板(45)和外卡板组件，制成具有频率连续调谐装置的速调管腔体。
8.如权利要求7所述的组装方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：
将弹簧(51)穿过长螺杆(34)，并将其下端固定放置于块状平台(35)，再将内卡板的与支撑杆配合的圆通孔穿过支撑杆顶端，同时内卡板的中部圆通孔穿过长螺杆(34)，使内卡板的下底面与弹簧的上端接触。
9.如权利要求8所述的组装方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：
子步骤C1：将限位螺母(42)安装在外调谐杆的合适位置并锁紧，旋动固定螺套(46)使之与限位螺母(42)抵紧，接着将外调谐杆(41)旋转安装在内调谐杆的长螺杆(34)上，将外调谐杆组件固定在内调谐杆组件上；以及
子步骤C2：同时旋动外调谐杆(41)和固定螺套(46)，将内卡板(45)向下压至支撑杆顶端的螺纹底部，弹簧(51)处于收缩状态，反方向旋动外调谐杆(41)，固定螺套(46)位置不变，使外调谐杆组件整体向上运动，限位螺母(42)与固定螺套(46)分离。
10.如权利要求9所述的组装方法，其特征在于：
所述步骤D具体包括：尝试安装外卡板组件，将外卡板的与支撑杆配合的圆通孔穿过支撑杆顶端，同时限位筒穿过外调谐杆(41)，并将固定螺套的六棱柱嵌入外卡板的矩形槽内，同时调整外调谐杆与内调谐杆的长螺杆的相对位置，使限位螺母(42)位于限位筒长槽的中间位置；
步骤E具体包括：将螺母(47)旋转安装在支撑杆顶端，使内卡板(45)和外卡板组件压紧固定螺套(46)并稳固地安装在支撑杆(44)上。
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