Ka波段三段损耗波导结构二次谐波回旋行波放大器的模拟与设计

研究了一种具有多段损耗波导结构的8ram二次谐波回旋行波放大器.通过稳定性分析,确定了放大器的工 作参数,并对其注.波互作用过程进行了详细的分析和讨论,完成了工作在35GHzTE02模二次谐波三段损耗波导结构回旋行波放大器的优化设计.非线性模拟结果表明,该互作用结构能有效地抑制寄生模式,在速度零散为3%的情况下,其峰值功率为125kW、增益为39dB、3dB带宽为4.3%.     

8mm二次谐波回旋速调管放大器中电子注-波互作用的研究

应用粒子模拟软件对设计的二次谐波三腔回旋速调管放大器进行了数值模拟。分析讨论了二次谐波注-波互作用过程中电子群聚的物理图景和特点，并研究了电子注电流和归一化引导中心半径对电子注-波互作用效率的影响。模拟结果表明，本文设计的二次谐波三腔回旋速调管放大器在35GHz频率可获得约293kW的峰值输出功率和约28％的电子效率。     

一种用于谐波倍增回旋放大器的耦合腔互作用电路

该文提出了一种用于回旋管放大器的新型耦合腔互作用电路模型。基于Ansoft HFSS高频计算软件,分析计算了矩形波导TE□10模输入,圆波导TE○01模输出模式转换系数随几何参数和工作频率的变化关系,讨论了结构变化对模式选择和抑制的作用。HFSS的模拟计算结果表明,对TE□10到TE○01转换,TE○01模能够稳定工作,且能量转换效率最大可以大于97%,－3dB带宽最大可以大于327MHz,是谐波倍增回旋行波放大器的一种可选输入耦合结构。     

一种复合腔回旋管注波互作用的数值模拟和分析

该文基于电磁粒子模拟技术,对一种Ka波段基波渐变复合腔回旋管振荡器的注波互作用过程进行了详细的模拟计算,分析了腔体几何参数、电子注半径、工作电流及工作磁场变化对互作用效率的影响,讨论了工作模式的稳定性。模拟结果表明,适当选择上述参数,在70kV,17A及速度比1.5的电子注推动下,平均功率可达716kW,互作用效率大于60%,且工作稳定。     

W波段二次谐波回旋行波管放大器

采用谐波工作的回旋管互作用磁场比基波磁场降低了1/s,可降低整管磁场设计难度,具有较大的应用前景。通过对W波段二次谐波回旋行波管高频介质加载结构、模式竞争和注波互作用研究,确定了该放大器的工作参数。非线性模拟表明,当应用100 kV,20 A,α=1.2的电子注时,该回旋管可在91 GHz频率处产生465 kW的输出功率和49 dB的增益结果。并且,基于耦合波理论,讨论了一个轴对称半径微扰的TE02~TE01输出模式变换器,效率在95%以上时,其带宽达到4 GHz。     

一种Ka波段回旋行波管输出窗设计

针对Ka波段回旋行波管输出窗介质窗片易打坏的问题,引入了3层介质厚窗结构和液冷结构。利用微波网络场匹配理论建立传输级联矩阵的方法对多层窗片结构输出窗进行研究,给出Ka波段回旋行波管一种新型中间液冷结构输出窗的参数,通过CST进行仿真验证和优化处理,并进一步结合热损耗公式和ANSYS Workbench对输出窗进行热分析,在26.3~35.7 GHz频带范围内,实现S_(21)>-0.5 d B。     

140 GHz螺旋波纹波导小回旋行波放大器的研究

针对140 GHz回旋行波管,采用三折螺旋波纹波导作为慢波结构,通过色散特性分析优化螺旋波纹波导结构参数,达成了抑制模式竞争和扩展带宽的目的;依据布拉格衍射机理设计了输入耦合器,能够确保电子束有效流通以及信号稳定输入,且在136.5~144 GHz范围内,S_(21)>-0.5 dB。以小回旋电子注为激励源对该螺旋波纹波导回旋行波放大器进行了PIC仿真,当输入信号的频率为140 GHz、功率为50 W时,输出信号功率为223 kW,增益为36.49 dB;在134~142 GHz的频率范围时,输出功率在113~223 kW之间,3 dB带宽大于8 GHz。本文将螺旋波纹波导结构应用于140 GHz并取得了高增益和大带宽,对后续在更高频率的研究和工程应用具有较高的参考价值。     

三次谐波光子带隙谐振腔回旋管

分析了光子晶体谐振腔（PBGC）的模式选择功能,实现PBGC回旋管振荡器高阶电磁模与高次电子回旋模的有效耦合。通过对PBGC禁带特性的分析,定出了工作模式TE34模,并成功抑制了模式竞争。文中建立了PBGC回旋管的等效半径的概念,完成了自洽非线性理论和相关的计算机数值模拟程序。研究发现TE34模能有效地与电子的3次回旋谐波相互作用,其耦合频率为130.5GHz,并极大地降低了对工作磁场的要求。在考虑诸多物理因素影响的情况下,对该3次谐波PBGC回旋管振荡器进行了参数优化研究,得到了参数为：电压430kV、电流35A、磁场1.84T、输出功率1.75MW、互作用效率11.5%的3次谐波TE34模PBGC回旋管振荡器。     

基于大回旋电子注的高次谐波回旋行波管

回旋行波管兼具高功率、宽频带特性,在毫米波高分辨成像雷达、电子对抗等重要军事领域具有广泛的应用前景。基于大回旋电子注的回旋行波放大器可工作于高次谐波状态,大大降低了工作磁场,甚至可实现无超导工作,提高了回旋行波管使用的灵活性和机动性。本文优化设计了一支Ka波段二次谐波大回旋行波管,采用具有介质加载的纵向开槽互作用高频结构有效抑制返波振荡,提高了器件工作的稳定性。利用三维粒子仿真,对大回旋行波管注-波互作用过程进行了模拟。结果表明,在电子注电压为70 kV,电流为6.5 A时,磁场可降低至0.642 T,输出功率达到106.5 kW,带宽为2.10 GHz,最大增益为35 dB。     

W 波段五腔回旋速调管放大器的设计

W 波段回旋速调管具有高增益和高输出功率的特点,在军用雷达方面有广泛的应用。本方利用电磁粒子模拟软件CHIPIC 设计了一个W 波段五腔回旋速调管,优化了互作用电路的结构和工作参数,分析了电子注与场的换能过程以及工作频率对输出效率和增益的影响。该管的工作模式为TE01 模,当工作电压为70kV、电流为6A、频率为93.8GHz 时获得了167.3kW 的最大输出功率和39.8%的工作效率。当工作频率为93.65GHz 时取得了50dB 的增益和400MHz 的带宽。该模拟结果对回旋速调管在雷达方面的应用提供了理论依据。     

双间隙输出腔速调管的注波互作用程序分析

双间隙耦合腔作为展宽频带、提高效率、提高峰值功率和平均功率的有效手段已广泛用于多注速调管和大功率速调管中,但是目前对速调管双间隙输出腔的理论研究多为利用现有的模拟软件来进行仿真计算,所需时间很长,为了研究大功率速调管特别是在双间隙输出段中的注波互作用过程,作者利用一维单周期时间积分模型开发了一个快速分析程序。利用这一模型计算的电子群聚图形结果与MAGIC模拟所得结果很接近。由于本文所编写程序的耗时很短,因此可以对影响注波互作用的参量进行快速分析。     

小型化Ka波段行波管研制

小型化毫米波平台要求行波管体积小,行波管各主要部件结构上要进行小型化设计,本文简要介绍了Ka波段行波管小型化的关键和设计方案及制管结果。行波管长度减小了73mm(从230~167 mm)。     

降雨衰减对移动卫星系统通信的影响及补偿

针对移动卫星系统的特点，分析了降雨引起的信号衰减的原因，给出了雨衰的计算方法。Ka波段一般用于移动通信业务，从分析结果上看该波段信号受降雨影响较大。提出几种补偿雨衰的方法，给出了上行功率控制法的系统原理图。     

Ka波段低噪声放大器的设计

利用pHEMT工艺设计了一个Ka波段微波单片低噪声放大器电路。电路采用四级放大的结构形式。利用微带电路实现射频输入、输出和级间匹配。采用多目标优化方法对电路增益、噪声系数、驻波比、稳定系数和输出1dB压缩点等特性进行了研究。设计出一个增益大于20dB,噪声系数小于1．0dB,1dB压缩点的输出功率在10dBm以上,性能优异的LNA。     

Ka波段无栅式反射速调管的粒子模拟与重入式谐振腔冷测研究

本文设计了一种简单结构的反射速调管。为了克服谐振腔互作用间隙栅网带来的加工、散热问题,该反射速调管采用无栅互作用间隙并对Ka波段无栅反射速调管进行了仿真、实验研究,研究了不同参数(反射电压、发射电流、发射电压)对反射速调管输出信号的影响,加工了Ka波段无栅反射速调管重入式谐振腔并对其进行了冷测,测试结果与仿真结果基本吻合。     

Ka 波段连续波 9W GaN 功率放大器

本文研制了一款采用 0. 15 μm 碳化硅基氮化镓功率 MMIC 工艺的 Ka 波段连续波功率放大器芯片。功率放大器采用了 3 级共源级联结构。 输出级采用了 16 个晶体管进行功率合成,有效地分散了热分布,输出匹配网络采用低损耗拓扑架构,保证了输出功率与附加效率。 级间匹配采用了最大增益匹配,同时兼顾了小信号增益平坦度。 在28 GHz~30 GHz内,小信号增益为 25 dB,28 V 偏置电压下连续波输出功率大于 39 dBm,功率增益为 17 dB,附加效率大于 25%,热阻为1. 41 ℃ /W。 输出功率为 35 dBm 时,IMD3 小于-25 dBc,芯片面积为 3. 0 mm×3. 1 mm。     

低电压、高脉冲输出功率Ka波段行波管研制

应用于毫米波系统的行波管电压低、效率高,本文简要分析了低电压、高脉冲输出功率Ka波段行波管关键技术,介绍了设计方案和制管结果。行波管在17 kV工作电压脉冲输出功率600 W。     

螺旋波纹波导回旋行波管的模式耦合机制

从波导的等效边界条件出发,结合波导的激发方程组,通过数学推导说明了螺旋波纹波导回旋行波管的模式耦合机制。TE_1,1模会在螺旋波纹波导中耦合出TE_-2,1模,并且通过计算说明TE_-2,1模主要和TE_1,1模的空间-1次谐波发生耦合。     

Ka波段混合集成前端

介绍最近研制成功的8毫米波混合集成前端的设计方法和测试结果,该前端由本征模块、发射机和接收机组成,具有高指标、小型化、轻量化和高可靠等优点,测量结果表明,在工作频带内,发射功率大于350mW,接收机噪声系数小于3.0dB。     

一种Ka 波段固态功率合成器

：文章介绍了一种新型的Ka 波段固态空间功率合成器。在此功率合成器H 面中插入一个电阻片,可以极大地提高功率合成器的隔离度和回波损耗,通过三维仿真软件HFSS 仿真计算证明了可行性,最后实现一个完全对称的两路功率分配/合成器。仿真结果显示,此功率合成器在29-31GHz 内,插入损耗小于0.21dB,隔离度优于19dB,端口回波损耗优于27dB。