耦合腔行波管三维大信号程序设计

讨论了耦合腔行波管大信号互作用的物理模型和三维计算机程序设计，考虑了电子注的圆环模型在径向、轴向的速度以及圆环旋转的角速度，详细研究了电子注对场的激励形式，返波的影响和相对修正等因素，编制出了耦合腔行波管三维大信号程序。计算结果与实际相符。     

8 mm带状注扩展互作用振荡器研究

研究了采用带状电子束的周期加载矩形扩展互作用振荡器,分析该结构的优点、色散特性和耦合阻抗,并利用模拟软件进行了冷腔分析。设计出了工作波长为8 mm的腔体结构,分析了工作模式为TM31模的场分布。按照冷腔设计结果进行了PIC粒子模拟,电压为19 kV、电流为3 A的带状电子束在纵向磁场为0.3 T的约束下与腔体中的TM31模电磁波互作用。模拟结果表明,电磁波的输出波频率为37.9 GHz,功率为3.5 kW,验证了在该结构中带状注与高次模互作用的设计思想。     

基于LLC的E波段行波管电源设计

随着行波管沿着高功率、小体积的方向发展,其工作频段也在往高频发展。目前国内行波管已经发展到E波段。高压电源对行波管的性能具有重要影响,其主要是对行波管进行供电调节。设计了E波段行波管高压电源,其主要包括LLC谐振变换器、高压整流电路、负高压反馈控制电路和保护电路。将所设计的电路应用在E波段行波管电源电路中,能够较好地解决行波管电源中高电压、负高压采样、负载变化大以及稳压精度高等难点。通过实验表明,所设计的行波管电源能够可靠运行并达到电气指标要求。     

四腔相对论速调管放大器的实验研究

针对杂频振荡的影响,在三腔相对论速调管的基础上发展了四腔高增益相对论速调管。采用PIC粒子模拟软件,从整管上对四腔强流相对论速调管放大器的冷腔结构、束波互作用、微波提取等方面进行研究。为得到输出功率和效率的最优值,结构上采用了低互作用输入腔,设计了阶梯状结构漂移管,通过对输出腔作用间歇进行优化处理等措施抑制了电子回流和杂频振荡的抑制,实现了器件在高增益下的GW级高功率微波输出。模拟表明整管微波模拟输出功率达3.05 GW、效率22%、增益63 dB(种子微波功率2 kW),该器件在实验上获得了增益为61.4 dB(种子微波功率1.38 kW)高功率微波放大输出,微波脉冲宽度大于100 ns。     

耦合腔慢波结构热特性仿真环境的设计

针对行波管慢波结构热分析的必要性,介绍了耦合腔慢波结构的热产生机理,结合ANSYS软件设计了可对不同类型的耦合腔慢波结构进行热特性分析的专用仿真环境。利用该仿真环境,用户可以在不掌握ANSYS软件使用方法的情况下对耦合腔行波管慢波结构的热特性进行模拟计算。     

Ka波段二倍频器的研究与设计

利用反向并联二极管对的二倍频原理,设计了Ka波段二倍频器。用高级设计系统ADS设计软件包的射频设计软件对二倍频器的电路进行了模型设计和仿真分析,并对设计出的二倍频器进行了整体优化,研制了Ka波段的二倍频器;在整个Ka波段内的变频损耗为11.2±1.8 dB,减少了设计的理想模型与实际参数的偏差。     

考虑谐波互作用的行波管自洽非线性理论和主要结果

在瞬时带宽为倍频程以上时，非线性注波互作用将导致谐波的产生以及谐波与基波的相互耦合等现象的出现，从而对管子特性有极为重要的影响。文中旨在推广行波管非线性理论，以便能考虑这些现象。利用文中所导出的大信号方程组对某实用宽带行波管的基波和谐波特性进行了数值分析，计算结果与实测结果十分吻合。     

内开槽螺纹波导冷腔色散特性模拟研究

根据螺纹波导中模式间的耦合方程组及冷腔色散方程进行了数值计算,分析了2个模式的相互耦合机理。基于圆柱形波导中线性极化TE11模式存在极化简并的特性,将线极化TE11脉冲作为1个探针,采用粒子模拟软件对该腔体进行了3维冷腔模拟;并将模拟结果与数值计算结果进行了比较,两者基本一致。通过计算机模拟得出了混合模式的电场等位线分布图,结合色散方程数值计算分析了内开槽螺纹几何特性变化对波导色散特性的影响规律。     

Ku波段高效率功率可调空间行波管研制

伴随着卫星通信系统对可变且高效载荷的需求,空间行波管放大器将加速由单机专用模式向功率可调多任务模式发展。为解决功率可调空间行波管在不同输出功率条件下保持高效率的设计难点,针对某Ku波段螺旋线辐冷型空间行波管开展了功率可调高效率的研究。通过设计提高行波管在不同阳极电压下的电子效率、收集极效率和电子流通率,使Ku波段行波管在500 MHz工作带宽内连续波输出功率大于150 W,总效率大于68%,输出功率回退3 dB时整管效率大于60%。     

悬置带线超宽带多路功分器

采用悬置带线结构,基于超宽带180°反相器设计,制作了覆盖Ka波段的一分四超宽带功分器。经过测试,在25～40GHz频率范围内,回波损耗的典型值为15dB,S21、S31、S41和S51的典型值为8.2dB,电路附加插入损耗为2.2dB,隔离度大于18dB。     

耦合腔慢波电路的三维软件冷测模拟

讨论了在考虑行波管管壳影响的情况下,使用MAFIA模拟软件软件的冷测方法模拟耦合腔慢波电路的高频特性参数,包括色散特性、耦合阻抗和衰减特性,使色散特性精度提高到0.29%,其模拟结果比忽略管壳影响下的计算值更加接近实验数据,也证明了计算机模拟冷测方法可以取代实验测试方法。     

具有反射器的绕射辐射振荡器的模拟研究

分析了具有反射器的8 mm波段相对论绕射辐射振荡器,其高频系统为周期盘荷慢波结构,并且在电子注的输入端加有圆柱形同轴反射器。利用HFSS软件计算S11参数来确定反射器的结构尺寸。对该结构进行了PIC模拟,分析了该结构中注波互作用的非线性过程和反射器对该器件性能的影响。研究发现存在一个最佳反射器的位置,使注波互作用的效率高、频谱好。     

3 mm低电压回旋管设计与模拟

设计了一种3mm低电压二次谐波渐变结构复合腔回旋管,采用二次回旋谐波工作可以在获得高效率的同时,降低工作磁场到基波工作所要求磁场的1/2,使磁场系统简单紧凑。选择工作电压为25kV,可以降低回旋管对绝缘的要求和供电系统的体积及重量;采用渐变结构复合腔控制模式竞争和提高效率;工作模式为低损耗的TE02/TE03模式,有利于连续波工作。通过对回旋管中谐振腔结构、模式竞争以及注—波互作用的研究,分析了高频结构特性、寄生模式的抑制和工作参数优化等问题,给出了模拟设计结果。     

一体化温补均衡器设计

提出一种工作在6～18 GHz的温补均衡器的一体化设计方法,该均衡器的核心电路由温度补偿电路、幅度均衡电路及3 dB电桥构成。温度补偿电路与幅度均衡电路采用一体化设计,可以提高在系统中的集成度。同时利用3 dB电桥的隔离特性,改善温补均衡器的输入输出驻波。测试结果表明,所加工的温补均衡器在6～18 GHz频段范围内能够实现3～5 dB的幅度均衡量、6 dB的温度补偿。     

Ka频段介质稳频振荡器的研制

介绍了毫米波三端器件介质稳频振荡器的研制方法。采用新颖的环路反馈式电路结构,选用了使用方便的HEMT单片电路,利用器件输入/输出间的反馈和介质谐振器的稳频技术。通过对振荡器的相位噪声和输出功率的测试结果表明,这种结构完全可以应用在毫米波波段振荡器的设计中。     

Ka频段高中频四次谐波混频器

介绍了谐波混频器的混频原理和设计方法,应用高频场仿真软件及谐波平衡计算软件,研究并实际制作了带有一维光子带隙结构的Ka频段微带全集成高中频四次谐波混频器。实验测得:固定中频频率为3 GHz,射频频率在34~35.8 GHz的频带内变化时,变频损耗小于14.5 dB,最小变频损耗为11 dB。表明这种高中频谐波混频电路的设计方案切实可行。     

超宽带桥T型模拟线性化器设计

该文设计了一种超宽带桥T型模拟线性化器,对其进行了详细的理论分析和模型仿真。该模拟线性化器的核心电路由T型衰减器和PIN二极管构成,可以实现幅度扩张和相位压缩,具有偏置电路简单、输入输出端口驻波良好等优点。结合理论分析和仿真设计,设计制作的0.8～2 GHz桥T型模拟线性化器能够实现幅度扩张约5 dB,相位压缩18°。