文献综述
1.1空间行波管背景
空间行波管是星载转发器和星载合成孔径雷达发射机的核心部件，位于射频放大电路的末端，起到末级功率放大的作用。空间行波管广泛应用于各种卫星以及载人航天与探月工程的转发器、数据传输系统、雷达与电子对抗发射机等的末级功率放大器，能把微弱的通讯信号放大，以增强通讯质量，增加通讯距离。
在1943年， Kompfner R．研制出世界上第一只行波管【1】【2】【3】，之后Pierce J R．和Field L M．在贝尔实验室也成功研制出螺旋线行波管【4】【5】，经过近几十年的发展,已经形成系列行波管产品，品种达到了几千种，并已具有相当高的水平。行波管的的工作频率已覆500MHz到110GHz，在此范围里每个频段都有许多种不同性能(不同的工作带宽、输出功率、增益等)的行波管可供用户使用。
图 1 行波管结构示意图
如上图，行波管主要与电子枪、慢波结构、收集极、输能结构和磁系统组成[6]，其中收集极是行波管中吸收并释放剩余能量和回收电子的器件，是决定其平均输出功率的重要因素，同时对其效率和寿命造成一定程度的破坏，还将影响空间行波管的热稳定性和热可靠性，这些热量甚至可以使得收集极上的最高温度达到几百度。在收集极降压的行波管中，收集极电压和螺旋线电压要差上千伏，它们之间是依靠陶瓷窗来绝缘的，然而收集极通常是由无氧铜制成，在高温下，铜的分子将大量地蒸发到陶瓷窗上，从而大大地降低了螺旋线和收集极之间的绝缘性，严重时甚至将使它们短路，而使行波管无法工作；同时蒸发物还将使输能装置的驻波比变坏，使电磁波产生很大的反射，从而降低了行波管的输出功率。另一方面，当收集极附近温度过高时，将破坏金属和陶瓷之间封接部分的密封性能，高温放气将降低管内的真空度，使阴极中毒(在有害气体的影响下，将导致阴极材料的电子发射能力降低)，缩短行波管的寿命[7]。
1.2 研究目的和意义
行波管都由电子枪、慢波结构、磁聚焦系统、收集极和输入输出耦合装置五
部分组成。空间行波管在工作过程中，参与完注波互作用的电子就进入了收集极，此时的电子运动速度很大，具有的动能仍然很高。
由于收集极是空间行波管中发热最严重的部件之一，并且收集极结构的散热能力直接影响了空间行波管的使用寿命、输出功率及工作的稳定性[8]，有时过高的温度甚至能够引起管子收集极外壳被击穿而直接导致管子物理上的损坏[9]，一只空间行波管的性能如何与其自身的散热能力直接相关。然而空间行波管在运行过程中所产生的废热又不能直接排散到卫星舱内，否则会引起卫星上其它设备的温度升高，影响其正常工作。因此需要采取各种有效的措施来降低收集极的温度，以提高空间行波管的输出功率、使用寿命，保证其正常运行时的可靠性和稳定性；并且有效的将空间行波管产生的废热排散到宇宙空间中去，以确保卫星上所有设备的长时间正常运行。
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