空间行波管多级降压收集极的设计和模拟

多级降压收集极被广泛地应用于空间行波管的设计中,本文介绍了一种四级降压收集极的设计和模拟方法。通过对某一空间行波管互作用后的废电子注信息进行分析,得到电子注在收集极的入口条件,并且根据电子注入口条件确定各电极的电位,用行波管模拟软件模拟废电子注在收集极内的发射情况,计算出收集极的效率,通过分析电子注粒子运行轨迹和能量分布,优化收集极边界条件和各电极电位设置,提高收集极效率,降低电子回流率。结果表明：利用此方法计算得到的收集极效率达到80%以上,该模拟分析方法对行波管收集极的研究设计具有参考价值。     

行波管多级降压收集极的计算和实验研究

采用多级降压收集极是提高行波管效率析有效途径之一。本文在ＳＬＡＣ－２６６程序的基础上对一支带有二级降压收集极的国外行波管进行了计算，并且将计算结果同实验结果进行了比较。同时用电子注分析仪对降压收集极区电子注和纵向速度分布进行了实验研究，获得了该二级降压收集极的部分工作曲线，并对实验结果进行了分析讨论。     

用于倍频程带宽、高性能行波管的小型、81～83.5％效率的2级和4级降压收集极

在美国空军(USAF)——国家航宇局(NASA)共同制定的规划中,Lewis研究中心正在进行电子对抗行波管效率的改进工作,它是通过采用多级降压收集极(MDC)以及在该中心所探索的对耗能电子注的再聚焦技术来实现的。在本规划的分析阶段,计算了整个行波管的三维电子注轨迹。轨迹计算一直到耗能电子注的再聚焦区和降压收集极。对收集极效率、收集极损耗和管子总效率进行了验证和计算。在实验工作方面,首先对不用多级降压收集极的管子性能进行估测,然后对耗能电子注的对称性、圆度和速度离散作了分析。最后,装上了多级降压收集极,使其性能最佳并进行了估测。对于理想的行波管,三维理论表明:具有对称、圆型并有最佳再聚焦电子注的2级多极降压收集极在中心频带有81％的效率(多级降压收集极),而4级多级降压收集极有85％的效率。实验结果所获得的数据表明:一个倍频程带宽——(4.8～9.6)千兆赫、功率为330～550瓦行波管的2级和4级降压收集极的最小多级降压收集极效率分别为81％和83％。     

行波管多级降压收集极CAD软件研究与实现

该文讨论了行波管多级降压收集极CAD理论模型,在二维轴对称条件下,对网格自动划分技术、二次电子发射模型、空间电荷效应计算方法、外加磁场影响、收集极效率计算方法等进行了深入研究,并在现有模型基础上进行了修改,以获得更好的模拟效果。同时在此基础上,开发了行波管多级降压收集极CAD软件UESTC_MDC,并对该软件的使用进行了简单的介绍。最后根据国外研究发展动向,对我国行波管多级降压收集极CAD软件的发展提出了一些可参考的意见和建议。     

D波段行波管三级降压收集极的设计

效率是行波管(TWT)的重要技术指标,为提高某一0.22 THz折叠波导行波管的效率,需设计多级降压收集极。对注波互作用后的电子注信息进行分析,估算收集极效率最高时的电压设置。利用电磁仿真软件对三级降压收集极电极结构和电压设置进行仿真优化,得到效率大于87.5%,回流电流小于0.328 9 mA的轴对称三级降压收集极;在第二电极入口采用斜口结构进行仿真优化,得到回流电流小于0.075 mA的非轴对称三级降压收集极。结果表明,采用斜口结构可以有效降低0.22 THz行波管多级降压收集极的回流电流。     

高效率偏心多级降压收集极的研究

本文以高效率、低返流率为优化目标,对K 波段行波管的多级降压收集极进行设计。通过MTSS 软件对收集极 进行优化,从模拟结果中可知：当电子注工作在动态时,考虑和未考虑二次电子的情况下,收集极的效率分别为82%和 79.15%,电子回流率分别为0.08%和0.39%。此结果满足毫米波行波管设计的要求,相关的实验测试正在进行中。     

回旋行波管收集极初始条件的研究

为了确定回旋行波管收集极入口的初始条件,利用CST2009模拟回旋行波管静态电子的运动轨迹,以3D模型,更直观、形象的显示出电子在回旋行波管中的运动轨迹。模拟计算表明,在电子注电压为70kV,电子注电流为10．4A,工作磁场为l.5T时,回旋行波管的电子注发射出的电子最终降落在收集极的530～700mm处。模拟结果为回旋行波管的设计和收集极的热分析提供了有效的依据。     

耦合腔行波管电参量对降压收集极特性的影响

该文基于Orprogr软件,在X波段模拟设计出耦合腔行波管的期待电性能,并利用互作用后的电子注为入口条件,优化设计出收集效率大于71.5%、电子注着陆相对均匀的三级降压收集极。在上述条件下,讨论了电子进入收集极层流性(速度比)、电极形状、电极电压以及收集极内电场分布对电子运动的影响,从物理上给出了电子注在收集极表面着陆特点的详细分析。     

高效率行波管的设计

采用速度渐变和电压跳变使行波管的电子注与电路中的波速再同步,改进了效率。文中详细叙述了二种采用降压收集极的 X 波段行波管的设计。     

一种应用于Ku波段脉冲行波管的两级降压收集极的研究

本文介绍了一种应用于Ku波段脉冲行波管的两级降压收集极的研制结果,应用了该两级降压收集极的Ku波段脉冲行波管的总效率已经达到40%以上。     

多级降压收集极行波管高压电源的设计

为了提高真空管雷达发射机的效率、缩小整机的体积和重量,常使用多级降压收集极行波管作为功率射频放大器.为了保证多级降压收集极行波管高增益、高效率和良好线性等性能发挥的更好,就要在行波管每个电极上加合适的电压,确保行波管内建立稳定的电场.因此,根据行波管各电极的特性合理地选择各收集极的电压以及合理的设计高压电源显得尤其重要.文中结合多级降压收集极行波管的工作特性介绍了4种高压电源的设计方法及其特点.     

Experimental verification of a computational procedure for the design of TWT-refocuser-MDC systems

A comparison of analytical and experimental results is presented for a high performance dual-mode helix TWT, equipped with multistage depressed collectors (MDC), and operated over conditions ranging from saturation to the linear regime. The computations are carried out with advanced multidimensional computer programs which model the electron beam as a series of disks or rings of charge and follow their trajectories from the RF input of the TWT, through the slow-wave structure, through the refocusing system, to their points of impact in the depressed collector. Twr performance, collector efficiency, and collector current distribution are computed and compared with measurements. Very good agreement is obtained between computed and measured TWT performance and collector efficiencies. The analytical techniques were subsequently applied to the design of a smaller MDC of nearly equal efficiency.     

Traveling-wave tube efficiency improvement with textured pyrolytic graphite multistage depressed collector electrodes

The improved efficiency of a multistage depressed collector (MDC) with ion-beam textured pyrolytic graphite electrode surfaces is demonstrated by comparison with the performance of other MDC's tested with the same microwave rf amplifier traveling-wave tube (TWT). Because of the sensitivity of overall TWT efficiency to collector efficiency, significant improvements in TWT performance are possible with the use of textured pyrolytic graphite MDC's.     

The positively tapered traveling-wave tube

A new and unexpected concept of TWT circuit modification which results in high basic beam and depressed collector efficiencies is described. The test results which are presented disclose that 50 percent depressed collector efficiency has been achieved over a 10 per cent bandwidth, and that maxima of 42 and 52 percent, respectively, of beam and depressed collector efficiency have been measured at spot frequencies. The tube which produced these results contained a single continuous helix tapered at the output end so that the phase velocity of the fundamental circuit wave was increased.     

一种应用于合成孔径雷达的高效率脉冲行波管的研制

本文介绍了一种Ku波段脉冲行波管的研制结果,其总效率在使用一级降压收集极的情况下已经达到30%以上。     

Ka波段连续波500W螺旋线行波管研究

Ka波段螺旋线大功率行波管在大容量的通信系统中具有重要作用,本文介绍了目前大功率连续波螺旋线行波管的现状,对相关技术进行了分析。通过对高频结构的互作用分析、热分析、多级降压收集极等分析,设计了一个Ka波段连续波500 W行波管的螺旋线互作用结构,计算机模拟结果表明可以满足设计要求。     

The Key Technology of Efficiency Enhancement for Traveling Wave Tubes in Millimeter Wave

The efficiency enhancement methods for helix and coupled cavity traveling wave tube (TWT) in millimeter wave (MMW) are described. The interaction efficiency has been reached 14.56% by dynamic velocity taper in Ka-band TWT. Efficiency improvement has been carried out by used copper helix for broadband MMW TWT. Owing to a ferruleless coupled cavity TWT used phase-adjusted taper, the interaction efficiency has been increased from 9.6 to 22.6%. Finally, enhancing collector efficiency used multistage depressed collectors is discussed in the paper. These concept and technology of the approach are very useful for tube designer.