O型同轴慢波器件的纵向模式选择研究

利用S参数理论,研究了O型同轴慢波结构中最低工作模式对应各纵模的频率、场分布和Q值,并分析了慢波结构周期数对纵模的数目及各纵模Q值的影响.在此基础上提出在O型同轴慢波器件中使用同轴引出结构,可减少慢波结构周期数,不但使器件结构更为紧凑,还可避免纵模竞争,从而提高器件效率、稳定产生微波频率.最后利用PIC方法对理论分析进行了模拟验证.     

冷阴极正交场放大管作用空间设计与工作点选择

本文从冷阴极启动角度出发,综合回轰阴极产生的二次电子平均速度与慢波结构上传输的慢电磁波相速同步条件,获得正交场器件的磁场强度与频率的关系。探讨了慢波结构的节距相位移与互作用空间尺寸以及阳极电压间的关系,提出了该类管型互作用空间以及确定工作点的工程设计方法。     

Weibel型不稳定性增益机理的相位条件和宽频带慢波迴旅放大器

(一)引言 电子迴旋脉塞(Gyrotron)作为一类新型的快波器件,可在毫米、亚毫米波段有效地产生高功率相干辐射,标志着微波电子学的一大突破。 Gyrotron与普通微波管在作用机理上有很大的区别。它采用光滑波导或过模谐振腔作为高频结构,取代了传统的慢波电路或谐振腔。Gyrotron为快波型器件,而微波管一般为慢波型器件。不久前,有人提出利用慢波互作用的变态迴旋脉塞器件即weibel型器件。Gyrotron快波型器件的作用机理来自迴旋脉塞不稳定性,而Weibel型慢波器件的     

行波管慢波结构抗振可靠性研究

慢波结构为行波管的核心部件之一。为了评价行波管的慢波结构振动可靠性,整合了慢波结构有限元分析和简化模型的数学推导,得到了慢波结构的固有频率和振型,再研究慢波结构电性能与结构尺寸的关系,以及自然振动频率公式的内在联系。最后,比较分析西者的关系,从主动避振的角度,提出了优化慢波结构的设计方法。以提高产品的抗振性能。     

一种新型微带曲折线慢波结构的设计

设计了一种新型微带曲折线慢波结构,该结构采用双介质杆支撑式的V型平面曲折线慢波电路。利用电磁场仿真软件HFSS对这种新型结构和传统微带曲折线慢波结构进行了分析比较,研究结果表明,新型微带曲折线慢波结构在不改变色散强弱的情况下,工作频段向高频端拓展且耦合阻抗有了很大提高,可以更好地工作在短毫米波段。并仿真分析了结构参数对高频特性的影响,所获得的仿真结果为器件的粒子模拟及计算慢波结构的工作效率奠定了基础。     

X波段双频高功率返波振荡器的数值研究

提出了采用两段式同轴波纹慢波结构实现双频高功率微波输出的相对论返波振荡器,推导了该结构的TMOn模式色散方程,数值求解了两段式同轴波纹慢波结构TMOn模色散曲线,分析了该器件X波段双频高功率微波输出的产生机理,分析中考虑了电子注在慢波结构第二段工作效率不变和下降时的双频工作点情况,并运用2.5维全电磁粒子模拟程序验证了双频微波信号的可靠性.     

近太赫兹频段线性注真空器件的研究

介绍了太赫兹频段真空电子器件的研究和开发进展,包括慢波结构理论、设计、模拟及优化,微加工和微组装技术,整管技术等。这些器件包括行波管、返波管、斜注管、止带振荡器及行波管谐波放大器等,高频结构以折叠波导慢波结构为主,在太赫兹返波管中则利用叶片加载波导慢波结构。器件技术包括微机电系统(MEMS)技术,微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)金刚石生长、金属化和封接技术等。最后给出W波段、G波段以及340 GHz部件和器件所达到的性能。     

带慢波结构的虚阴极振荡器

为探索新型高效率微波器件,受其它带慢波结构器件的启发,设计了由微波预调制腔、慢波结构腔和 微波提取腔组成的新型虚阴极振荡器。研究表明,由于慢波结构的存在,束-波转换效率高于普通虚阴极振荡器,在 电压550kV、电流16kA 下,可以获得频率为1. 95GHz,1. 4GW 的周期平均功率,16%的转换效率。随后在加速器平台 进行了初步的实验研究,获得了辐射功率约600MW,频率约1. 94GHz 的微波输出,频率单一,可实现锁频。分析知, 由于阴极制作过程导致电子发射不均匀是影响效率的主要原因。实验所测得的束-波转换效率达5%,表明该结构 的高功率微波器件可以提高束波转换效率。     

太赫兹折叠波导慢波结构止带振荡器

为实现太赫兹新频段的开拓,满足太赫兹应用对实用化功率源的需求,研发了太赫兹折叠波导慢波结构止带振荡器。器件工作在慢波结构的止带附近,利用高耦合阻抗的特点,完成强注波互作用,实现大功率、小尺寸的太赫兹源。实验验证的振荡器样管采用了折叠波导慢波结构,工作电压为23.1 kV,工作电流为150 mA,在振荡频率为124.45 GHz时,最大脉冲输出功率达到32 W。实验结果表明,该器件适于作为开拓新频段的探索,能够满足高功率、窄带宽需求的太赫兹应用。     

一种非均匀周期慢波结构返波管的模拟研究

为了提高返波管的工作效率,本文模拟设计了一个X 波段非均匀周期慢波结构的相对论返波管。模拟结果表 明：在电压为719kV,电流为10.2kA,磁场为3.0T 条件下,微波输出功率为2.81GW,工作频率为9.04GHz,效率为 38.3%,输出模式为TM01 模。模拟结果表明,采用非均匀周期慢波结构有效地提高了器件的工作效率。论文同时模拟 研究了电子束电压对器件输出功率、效率、工作频率的影响。     

高效率双波段同轴相对论返波管粒子模拟研究

提出了一种能在C 波段和X 波段实现稳定双频输出的带有谐振反射腔的单电子束同轴相对论返波振荡器,并使 用2.5 维全电磁粒子PIC 模拟软件进行了粒子模拟研究。模拟结果显示：在电子束电压510kV,电流9.03kA,引导磁场 0.73 T 的条件下,双频器件实现了8.1GHz 和9.9GHz 的双波段频率稳定输出,平均功率为0.95GW,波束互作用效率为 20.6%, 效率高于空心双波段返波管以及瓷绝缘线双频振荡器。     

Design of Conical Transmission Line Power Combiners Using Tapered Line Matching Sections

An axially symmetric power combiner, which utilizes a tapered conical impedance matching network to transform ten 50-Omega inputs to a central coaxial line over the X-band, is presented. The use of a conical line allows standard transverse electromagnetic design theory to be used, including tapered impedance matching networks. This, in turn, alleviates the problem of very low impedance levels at the common port of conical line combiners, which normally requires very high-precision manufacturing and assembly. The tapered conical line is joined to a tapered coaxial line for a completely smooth transmission line structure. Very few full-wave analyses are needed in the design process since circuit models are optimized to achieve a wide operating bandwidth. A ten-way prototype was developed at X-band with a 47% bandwidth, very low losses, and excellent agreement between simulated and measured results.     

一种紧凑型和差比较器的设计

提出了一种应用于X波段的紧凑型和差比较器,其设计采用矩形同轴线形式。通过对实物的测试结果看出:该和差比较器在1 GHz的工作频带宽度内各端口电压驻波比不大于1.25,幅度不平衡度不大于0.2 dB,相位偏差不大于±3°;同时,其结构紧凑,易于工程实现,具有较强的实用性。     

A circuit technique for broadbanding the electronic tuning range of Gunn oscillators

A circuit technique is described whereby the electronic tuning range obtained by varactor tuning solid-state oscillators, such as Gunn oscillators, can be improved. The principle of the technique has been demonstrated by doubling the tuning range obtained from a coaxial X-band Gunn oscillator using distributed circuit elements. An analytical expression for the improved tuning range is presented and predictions for the improvement in an existing microstrip X-band oscillator using chip devices given.     

Improvement in dielectric measurement technique of open-ended coaxial line resonator method

An improvement in the dielectric measurement of the open-ended coaxial line resonator method is reported. The usable frequency range has been substantially extended by considering the end radiation effect. Experimental results are given at X-band. The accuracy is much better than in the earlier reported method.     

X波段同轴腔多注速调管的研究

开展了具有同轴谐振腔互作用电路和双模工作杆控电子枪的X波段同轴腔双模多注速调管的研究工作.结合数值计算和冷测实验,对工作于TM₃₁₀高次模的同轴谐振腔模式分布和特性参数进行研究,获得了可满足多注速调管要求的谐振腔特性阻抗和良好的模式稳定性.采用具有双控制极的新型杆控多注电子枪及电子光学系统,可使多注速调管具有双模的新工作特性,通过数值模拟获得了优化的几何参数和具有良好层流性和波动性的空心多电子注.对采用6个电子注和5个谐振腔的X波段多注速调管进行了注波互作用大信号计算,结果表明当电子注电压为21.5kV,脉冲电流为14.4A时,可在30MHz频带范围内获得的100kW左右的脉冲输出功率,互作用效率大于30%,增益大于36dB.     

Wide-Band Varactor-tuned Coaxial Oscillators

An experimental investigation into the effects of package and circuit reactances on wide-band varactor-tuned oscillators is described. The results are used to design an X-band Gunn coaxial oscillator with a tuning range in excess of 3 GHz. It is shown that the stray reactance, junction capacitance, and bond-wire inductance affect the varactor tuning characteristics. The characteristics are conveniently displayed by the reflection phase variation with tuning voltage and frequency. A general theory for wide-band varactor-tuned oscillators is presented which is related to the impedance characteristics. These results are used to design three coaxial varactor-tuned oscillators. The first two oscillators are series arrangements while the third oscillator is a parallel arrangement. A simple circuit technique is used to improve the tuning range of each arrangement. This technique is shown to increase the coupling to the varactor diode and decrease the oscillator Q by reactance compensation.     

Coaxial continuous transverse stub (CTS) array

A new coaxial continuous transverse stub (CTS) array is proposed, designed, constructed, and tested. It is an omni-directional low cost antenna array which provides good impedance matching characteristics and good tolerance to manufacturing errors. It can be simply fed by a coaxial connector and is particularly suitable for millimeter wave personal communication systems (PCS). It is shown that this type of radiating element provides high percentage of radiation, and for the simulated design of single- and multiple-element arrays, S₁₁ was below -10 dB across a 6 GHz frequency span at the Ka band. A three-element prototype coaxial CTS antenna array was designed, constructed, and tested in the X-band. Experimental results were in good agreement with the simulated performance. Potential application of this new antenna array in multiband operation is also described     

六通道方位旋转关节技术研究

文中介绍了一种六通道方位旋转关节的设计方法,对旋转关节的整体布局、各通道旋转关节设计的关键技术进行了详细的介绍,并给出了测试结果.该旋转关节由一路X波段高功率波导通道、两路X波段低功率同轴通道及三路L波段同轴通道组成.整个旋转关节结构形式紧凑,各项性能指标优良,加工调试方便,可广泛应用于雷达及微波系统中.