本文介紹一種L波段波導式無輸入輸出密封窗的新型接收機保護器結構，由于該結構的密封部分僅有放電間隙，因此相對于傳統由輸入輸出密封窗所構成的全密封波導式TR接收機保護器而言，大大縮短了密封焊縫的線長度并使制造工藝得以優化，降低了因漏氣而導致保護器失效的概率，從而提高可靠性。本文介紹了該結構的基本組成、仿真計算、應用和局限性。

　　目前，波導式寬帶接收機保護器仍然是各類雷達系統中的重要元器件，對其可靠性要求越來越高。由于波導元件的特性，L波段接收機保護器具有長度長、體積大等特點，相對應而言具有密封焊縫長、制造困難及可靠性低等缺點。真空技術網(http://smsksx.com/)認為如果仍然采用傳統結構設計L波段以下的接收機保護器，將很難滿足雷達系統發展對接收機保護器提出的高性能、高可靠及長壽命等要求。本文介紹一種全新的L波段接收機保護器結構形式，通過減少密封焊縫長度來降低漏氣概率以提高接收機保護器的可靠性，且該結構形式制造工藝成熟簡單、成品率高，完全滿足整機使用要求。

1、結構設計

　　氣體的組分和壓力是決定氣體放電式接收機保護器壽命的一個主要因素，由于高頻氣體放電對工作氣體幾乎沒有損耗，能夠改變氣體組分和壓力的原因就是由各種因素造成的“漏氣”，尤其慢性漏氣是影響氣體放電式接收機保護器可靠性的主要原因。剔除材料漏氣隱患，零部件之間的密封性焊接所產生的焊縫是主要的漏氣因素，因此焊縫長度越小漏氣隱患越低。傳統TRL接收機保護器的結構形式為：輸入輸出密封窗、放電間隙及限幅器、波導腔體，其中輸入輸出窗及每一個諧振單元的零件與波導腔體都要通過焊接進行連接，經統計一個典型的S波段接收機保護器中密封焊縫長度達1.5m，尤其是輸入輸出密封窗的焊接目前仍然采用的是錫焊，存在慢性漏氣的概率相對較大。實際情況表明，在目前的制造工藝條件下，S波段約有5%的產品因慢性漏氣失效。因此新結構的主要設計思路就是盡量減少焊縫長度并且避免錫焊。

　　通過分析，在預放腔體+TR 管+限幅器(PTRL)結構形式中，由于工作氣體放電的區域局限在預放電管、TR管密封窗和放電間隙部分。在大功率工作情況下，如果預放電管放電充分，TRL只需放電間隙放電再經過限幅器限幅就可以滿足參數要求。因此，理論上可以通過選擇適當的預放電管放電窗口取代TR管上的輸入密封放電窗，僅在放電間隙處采用密封結構并充入工作氣體確保放電間隙放電減小漏過功率即可，而TRL管的主體結構則采用不需密封的波導段來構成。最終采用兩級石英管的預放電管結構形式，整管結構如圖1所示，其中固定電極和調諧電極均使用傳統的錐形結構，它們通過陶瓷筒密封，內部充工作氣體，其余部分無需密封，預放電管部分和限幅器部分采用傳統結構形式。陶瓷套筒內部的工作氣體成分和壓力參照傳統接收機保護器選擇。

　　如圖1所示，放電間隙部分采用陶瓷-金屬封接，再將它固定在波導腔體內，其焊縫僅約為陶瓷套筒外圓周長的2倍，其余部分不需要氣體密封，整管焊縫的長度約為0.22m，遠小于該波段傳統結構約2.5m焊縫。加之這種封接屬非常成熟的封接工藝，漏氣概率極低，因此具有高可靠、長壽命的預期。由于不需要整管密封，TRL的波導腔體部分可以使用硬鋁材料，這樣就減少了整管的質量和材料成本;而從制造工藝方面考慮，由于不需要大尺寸結構零部件的清洗、密封釬焊及檢漏等，可大大降低產品制造工藝難度、提高生產效率，同時也使產品可靠性得以提高。在高功率(百千瓦級)工作狀態下，高功率脈沖信號通過石英放電管的預先放電，再進入由陶瓷套筒密封的放電間隙進行放電，漏過的功率經兩級半導體限幅器限幅，最后漏過的功率僅有10mW 左右;在低功率工作狀態下，該結構接收機保護器和傳統結構相同，都被視為帶通濾波器，設計時主要考慮其傳輸特性，主要技術指標為電壓駐波比和插入損耗，其由各諧振單元的特性決定。

圖1 放電間隙密封結構

2、仿真計算

　　這種新型結構形式的保護器根據帶通濾波器設計原理，結合高功率技術指標要求和傳統型接收機保護器設計經驗進行初步設計，然后通過微波工作室軟件(CST)進行仿真計算優化。經過對高功率性能指標要求的分解，決定該保護器采用兩級石英預放電管、一級放電間隙和兩級限幅器級聯的結構形式，建模及結果如圖2所示。

圖2 仿真模型及結果

3、驗證及測試結果

　　通過仿真計算出該保護器的各部分尺寸，再通過結構設計、零件加工、制管。樣管試制一次成功，性能指標達到雷達整機技術要求，其電壓駐波比、總插入損耗實測參數如圖3所示。

圖3 低功率實測參數

　　向用戶提交的產品已應用于整機，至今工作2年多，用戶反饋較好，表1是樣品在帶寬8%時測試的技術指標實測值。

表1 參數測試值

4、結論

　　本文中樣管按整機系統要求采用BJ14型半高波導的結構形式，我們認為該結構可以推廣應用在S波段以下的波導式接收機保護器中，但對于S頻段以上產品，該密封放電間隙結構由于尺寸較小，在制造工藝上較難實現，即使能夠實現，其批量生產產品的可靠性也很難保證。因此這種結構形式的接收機保護器在推廣應用上有一定局限性。