340 GHz倒圆角交错双栅行波管的仿真与冷测（英文）

近些年来交错双栅行波管由于其高功率容量和易加工等优点受到了很多的关注.然而随着器件工作频率的升高,尤其对于太赫兹频段,结构的损耗严重限制了行波管的性能.本文考虑了损耗和加工所导致的圆角等因素,针对交错双栅结构提出了一个更切实际的设计.仿真结果表明,该行波管在320～342 GHz频率范围内能获得大于5 W的输出功率.采用了相速跳变方法来提高输出功率,在整个工作频带内输出功率都得到了大于28%的提升.在此基础上加工了340 GHz交错双栅慢波结构并开展了冷测实验,在330～360 GHz范围内盒型窗的S21测试结果大于-2. 1 d B且电压驻波比在334～355 GHz范围内小于1. 35.同时对包含盒型窗部件的高频系统进行了冷测,其电压驻波比测试结果在335～344 GHz范围内均小于2,且该冷测结果与仿真结果之间趋势基本一致.     

0.14 THz折叠波导行波管盒型窗设计与制作

研究用于0.14 THz 折叠波导行波管的盒形窗结构,采用三维模拟软件 HFSS 进行计算与优化,设计出基于蓝宝石窗片的盒型窗结构.分析了结构参数对盒形窗电压驻波比的影响,主要结构参数在±0.01 mm范围变化时,盒形窗电压驻波比仍然低于1.2,保证零件加工的可行性.装配完成盒形窗测试结构,冷测结果显示,在0.135 THz~0.145 THz范围内衰减系数为0.7 dB左右,满足整管要求.     

W波段阶梯型交错双栅慢波结构行波管的研究

为了提高传统交错双栅慢波结构行波管的性能,提出了一种阶梯型交错双栅慢波结构,并基于此新型慢波结构,提出了新型输入输出耦合结构.在此基础上,设计了一只工作在W波段的带状电子注阶梯型交错双栅慢波结构行波管.计算结果显示,阶梯型交错双栅慢波结构行波管的耦合阻抗更高,从而使行波管在更短的互作用电路长度里,实现更高的饱和增益和互作用效率.在90～100GHz频率范围内,阶梯型交错双栅慢波结构的耦合阻抗大于4Ω,高于传统交错双栅慢波结构;W波段带状电子注行波管高频结构的反射系数(S11)小于-15dB;并且行波管的饱和输入功率仅约为0.7W,可以实现最高输出功率约800W,相应的效率大于7.8%,增益大于30.6dB.     

高功率毫米波回旋行波管宽带输出窗设计

首先利用场匹配理论建立传输级联矩阵对回旋行波管输出窗进行解析分析。在理论分析的基础上,通过数值计算得到回旋行波管宽带蓝宝石输出窗的初步结构和尺寸,然后利用三维高频分析软件HFSS进行仿真验证。通过大量计算与仿真,为Ka波段TE01模回旋行波管设计出驻波比小于1.2的输出带宽约为6GHz,相对带宽大于17%的高性能3层窗片结构蓝宝石输出窗。通过冷测实验研究表明仿真计算结果与冷测结果基本一致。     

W波段带状注耦合腔慢波结构行波管的设计与冷测

对W波段三槽梯形线耦合腔慢波结构(包括大功率输入输出耦合器和射频窗)的加工和冷测进行了研究。此慢波结构由一个矩形波导耦合器馈电,该耦合器由放置在输入腔短边上的三阶阶梯变换矩形波导组成。首先,利用仿真方法研究了慢波结构的色散、互作用阻抗、传输特性和注-波互作用。结果表明,采用三槽梯形线耦合腔慢波结构的行波管能够在91~96 GHz的频率范围内提供大于1000 W的饱和输出功率,并且在94 GHz频点,饱和输出功率最大,可以达到1125 W。其次,采用高精度数控铣床加工出三槽梯形线慢波结构,并将其固定在非磁性不锈钢外壳中。文中给出了带有耦合器和射频窗的三槽梯形线慢波系统的测试结果,表明在90 GHz到100 GHz的频率范围内,S11<-10 dB。因此,三槽梯形线慢波结构在W波段大功率行波管方面具有应用前景。     

W波段带状注耦合腔慢波结构行波管的设计与冷测（英文）

对W波段三槽梯形线耦合腔慢波结构(包括大功率输入输出耦合器和射频窗)的加工和冷测进行了研究。此慢波结构由一个矩形波导耦合器馈电,该耦合器由放置在输入腔短边上的三阶阶梯变换矩形波导组成。首先,利用仿真方法研究了慢波结构的色散、互作用阻抗、传输特性和注-波互作用。结果表明,采用三槽梯形线耦合腔慢波结构的行波管能够在91～96 GHz的频率范围内提供大于1 000 W的饱和输出功率,并且在94 GHz频点,饱和输出功率最大,可以达到1 125 W。其次,采用高精度数控铣床加工出三槽梯形线慢波结构,并将其固定在非磁性不锈钢外壳中。文中给出了带有耦合器和射频窗的三槽梯形线慢波系统的测试结果,表明在90 GHz到100 GHz的频率范围内,S_(11)-10 dB。因此,三槽梯形线慢波结构在W波段大功率行波管方面具有应用前景。     

工艺参数影响的D波段行波管盒型窗分析

由于尺寸较小,D波段行波管盒型窗对各个参数的影响较为敏感,因此使用CST软件对蓝宝石窗片的盒形窗进行优化设计。从各个工艺参数出发,对窗片金属化层的内径和厚度,以及焊料层的厚度和圆波导高度等的影响进行了软件仿真分析,得到了优化后最佳值为10GHz的带宽,即在133GHz144GHz范围内,驻波比低于1．2。最后加入整个慢波结构和衰减瓷的模型中进行计算,得到了驻波比低于1．4的结果,满足整管指标要求。     

太赫兹行波管倍频器用金刚石输能窗研究

本文主要研究一种太赫兹行波管倍频器的输能系统,采用双频分路输能窗方案,分别对W波段基波和太赫兹谐波盒型窗进行了设计.利用MPCVD设备研制了RF级金刚石窗片材料,并对窗片的制备、金属化及窗的封接工艺进行了研究.研制出了基波系统金刚石窗,测试结果显示,在28 GHz频带内电压驻波比小于1.3,传输损耗小于0.5dB,已在W波段行波管中得到了实际应用;谐波输能窗已完成了设计.     

8mm波段盒形窗的设计与特性

本文给出8mm波段盒形窗的设计和实验测量结果。试验表明,所设计的盒形窗在31～37GHz频率范围内,驻波比小于1.1。该盒形窗可作为8mm波段行波管、速调管和磁控管的输出窗。     

L波段10 MW同轴腔多注速调管双端口输出系统的研究

该文对L波段10 MW多注速调管输出系统开展了模拟和实验研究。计算分析了新型双端口6注同轴输出腔谐振频率、品质因数、特性阻抗等高频参数;设计了扁波导耦合输出窗,在波导内设置金属杆以调节阻抗匹配,使输出窗在工作频点1.3 GHz的驻波比计算值小于1.01,驻波比1.2以下带宽为100 MHz;加工了输出系统实物,开展了冷测实验,实验值与设计值吻合良好;利用PIC软件对输出系统注-波互作用特性进行了计算,获得了大于10 MW的输出功率,计算注-波转换效率大于65%。     

8mm回旋速调管放大器高频窗的设计

采用三维电磁软件给出了8mm输入、输出窗的设计.其中输入窗采用矩形窗,频率为34～36GHz,驻波比小于1.08.输出窗频率为34.4～35.4GHz,驻波比小于1.2.文章讨论了介质厚度和相对介电常数对窗片反射系数的影响.     

耦合腔行波管大信号注波互作用研究与设计

行波管中注波互作用的特点是电子的速度调制、群聚及其与高频场的能量转换等过程沿整个慢波结构连续且同时进行,这是行波管可以在很宽频带内得到大输出功率的原因。在研究冷腔特性的基础上,使用三维PIC粒子模拟软件定量分析了耦合腔行波管的大信号注波互作用过程,完成了X波段连续波行波管的设计。设计参数:工作频率7.18.5GHz,带宽18%,最大输出功率3kW。     

Study on Ka-Band Sheet Beam Traveling Wave Tube Focused by Closed PCM

This paper reports a Ka-band sheet beam traveling wave tube (TWT) focused by a 0.2 T closed periodic cusped magnet (PCM) system. The TWT with one section of staggered double-vane slow-wave structure (SWS) is driven by a 0.8-A sheet beam with rectangular cross-sectional area of 3.2 mm?×?0.6 mm. This sheet beam TWT can produce 100 W output power, and the 3 dB band is 33–38.5 GHz. In order to improve the output power, an optimized sheet beam TWT with two sections of SWSs focused by a novel closed PCM system is proposed. The new closed PCM system is with annular magnetic blocks and can be fabricated and adjusted easily. The simulation shows that the optimized sheet beam TWT can produce 2000 W output power and the 3 dB band ranging from 33 to 40 GHz.     

正弦波导慢波结构的研究

提出了一种新型的可用于产生、放大毫米波和太赫兹波的正弦波导慢波结构。该结构有天然的带状电子注通道,具有低欧姆损耗和弱反射,且易于加工等独特性质。计算了慢波结构的高频特性,粒子模拟分析了该慢波结构在220GHz行波管及220GHz返波管中的应用潜力。研究结果显示,正弦波导将是一种很有潜力的可应用于大功率毫米波及太赫兹辐射源的慢波结构。     

椭圆波导输出窗的仿真研究

从理论与仿真计算方面对一种新型的波导输出窗——椭圆波导输出窗进行可行性分析。结果显示在18～40 GHz频率范围内驻波系数在1.4以下,这充分验证椭圆波导窗作为螺旋线行波管输出窗的可行性。     

用μwave Wizard软件设计腔体交指滤波器

基于μwave Wizard软件仿真腔体交指滤波器的方法,设计了一个中心频率为5.52 GHz,带宽为1.4 GHz的交指滤波器,并采用矩形杆抽头线结构实现。制作的滤波器插损小于1.5 dB,驻波比小于1.7,带外抑制大于40 dB(f0±1 GHz),具有优良的带通特性。给出滤波器的实测曲线和仿真曲线,两者的一致性较好。     

基于ADS的平衡式低噪声放大器设计

平衡放大技术有着驻波特性好,增益高、易级联的优点。本文将平衡放大技术应用到低噪声放大器的设计中,在保证低噪声和功率增益的同时,用以提高低噪声放大器的驻波比和增益平坦度。ADS仿真结果表明,在5.3-6.3 GHz的频带范围内,低噪声放大器绝对稳定,噪声系数≤1.182 dB,功率增益达到10 dB,并且通过采用平衡放大技术,输入输出驻波比≤1.3∶1,带内波动≤1dB,提高了低噪声放大器的有效工作带宽。     

E波段折叠矩形槽波导行波管的研究

分析了一种适用于E波段81~86 GHz空间行波管的新型慢波结构——折叠矩形槽波导.折叠矩形槽波导来源于传统的矩形槽波导,将E面沿其纵向来回弯曲而形成.利用电磁场仿真软件Ansoft HFSS设计优化并最终确定了E波段折叠矩形槽波导的关键几何尺寸.同时,模拟仿真出了折叠矩形槽波导在中心频率f=83.5 GHz处的耦合阻抗沿x和y方向上的变化趋势,得出其可通过加载带状电子注获得更高的平均耦合阻抗.利用CST粒子工作室模拟得出:折叠矩形槽波导行波管在中心频点83.5 GHz处输出功率为210 W,电子效率达到8.05%.