螺旋线慢波结构色散特性与耦合阻抗测量系统误差分析

本文系作者研制的＂螺旋线慢波结构冷特性自动测量系统＂的补充,给出了此类系统测量误差的详细理论分析,并对典型数据进行了计算。结果表明色散特性（相光速比）的测量误差可小于0.5%,基波耦合阻抗的测量误差则可达15%。     

翼片加载螺旋线慢波结构色散和耦合阻抗的测量与模拟

运用非谐振微扰法，利用Aglient8510C矢量网络分析仪对两个不同翼片加载螺旋线慢波结构的色散和耦合阻抗特性进行了测试。运用HFSS软件对实验中两个被测的螺旋线慢波结构进行建模，分别计算了它们的色散和耦合阻抗特性，在模拟中考虑了空间谐波对耦合阻抗的影响。结果表明，模拟与实验的色散和耦合阻抗有较好的一致性。     

电子器件

0309376翼片加载螺旋线慢波结构的螺旋带模型[刊]/张勇//强激光与粒子束.—2002,14(6).—887～891(K)翼片加载螺旋线慢波结构广泛应用于大功率、宽频带行波管中,建立了翼片加载螺旋线慢波结构的螺旋带模型,得到了实用的色散方程、耦合阻抗和衰减常数的表达式。利用导出的方程对实际行波管螺旋慢波结构进行计算,井与测量结果和导电面模型进行了比较,计算结果与测量结果具有良好的一致性。分析了不同管壳半径对色散特性的影响。参8     

螺旋慢波系统高频特性的计算机仿真

介绍了用德国CST(Computer Simulation Technology)公司提供的微波工作室MWS(Microwave Studio)4．2软件模拟计算螺旋线慢波系统的色散特性和耦合阻抗的理论方法。通过对矩形夹持杆支撑螺旋慢波结构的模拟计算,与测试结果相比色散特性的平均模拟误差为1．5%左右,耦合阻抗的平均误差为0．3％左右;相比于MAFIA仿真,计算精度更高,计算时间更短。     

螺旋线慢波结构的参数变化对其冷测特性的影响

本文介绍了用MAFIA软件的准周期边界条件计算螺旋线行波管慢波结构的色散和耦合阻抗等冷测特性的方法,并重点对慢波结构中各参数,特别是矩形螺旋线截面的宽度和厚度对其冷测特性的影响进行了分析.这是目前理论上没有解决的难题.分析结果表明,螺旋线的宽度和厚度对其色散影响不大,而对耦合阻抗有一定影响.对耦合阻抗而言,螺旋带宽度和厚度都存在一个最佳值.     

V波段三种螺旋线类慢波结构高频特性

本文对工作于V波段的三种螺旋线类慢波结构进行了参数设计,在同等参数条件下,分析对比了圆螺旋线,半方环螺旋线以及半矩形环螺旋线的高频特性。结果发现,圆螺旋线在三种慢波结构中的色散最平坦,但是耦合阻抗最小。半方环螺旋线和半矩形环螺旋线的相速度较接近,同时具有比圆螺旋线慢波结构更大的互作用阻抗。     

基于MAFIA软件的螺旋线慢波结构冷特性仿真

利用MAFIA软件所提供的准周期边界条件,对两种不同夹持结构的螺旋线行波管一个周期结构的色散和耦合阻抗特性进行了仿真,并与国内开发的螺旋线行波管计算软件包的计算结果进行了比较,为今后进一步优化螺旋线行波管的慢波结构打下基础.     

螺距对螺旋慢波系统色散和耦合阻抗的影响

螺距是慢波系统的一个重要参数,直接影响螺旋慢波系统的色散特性和耦合阻抗.严格求解螺距对慢波系统色散和耦合阻抗的影响是不方便的,而通过计算机模拟可以方便快速地研究螺距对慢波系统色散和耦合阻抗的影响.模拟结果表明,对于工程项目当螺距变化小于4%时,螺距对色散和耦合阻抗的影响是很小的.     

任意槽形矩形慢波结构高频特性分析

矩形慢波结构及其变态具有易于微加工、横向尺寸大、散热好等优点,是一种有潜力工作于毫米波段或亚毫米波段的高频系统.文中利用场匹配的方法推导出了任意槽形状开放式矩形波导慢波结构的统一色散方程,并利用数值计算方法分析了几种特殊槽形状加载慢波结构的色散特性及耦合阻抗,得到三角形结构色散和耦合阻抗均最弱,而倒梯形结构色散最强,耦合阻抗最大.     

C波段脉冲行波管的研制

环圈慢波线是新型的慢波结构,与螺旋线慢波线相比,环圈慢波线有基波耦合阻抗大、返波分量小、相位特性好等独特的优点,本文介绍了采用环圈慢波结构的C波段脉冲行波管的研制过程。     

螺旋线慢波结构散热性能的理论研究

建立了二维研究模型和一维近似模型,通过不同的方法对螺旋线慢波结构进行理论热分析。得到慢波结构中螺旋线、夹持杆和管壳温度差的表达式。对特定的结构进行热分析,比较了各种方法得到结果的一致性。该项理论研究对改善螺旋线行波管散热性能具有重要的意义。     

Analysis of the Dispersion Characteristic and Interaction Impedance of a Tape Helix Slow Wave Structure with Novel Supporting Mode

In order to enhance the power capability of the helix travelling wave tube, a novel tape helix slow wave structure (SWS), which is supported by helically arrayed radial dielectric-support posts, is developed. Each dielectric post can be easily brazed with the tape helix and the metal envelope by means of a special soldering. This kind of supporting mode can protect the dielectric supporting posts from being broken by the thermal stress in the case of high temperature. A hybrid model is set up in consideration of the influences of both the radial thickness of the tape helix and these discrete dielectric-support posts. The dispersion equation and interaction impedance of the helical SWS are obtained. The calculated results using this hybrid model presented in the paper show good agreements with the HFSS simulation results. All the results presented here can provide a good basis for designing the novel tape helix SWS.     

毫米波螺旋线行波管慢波系统高频损耗

基于夹持杆分层螺旋带模型和三维电磁场分析研究了毫米波螺旋线行波管慢波系统的导体和介质损耗。螺旋带模型中介质损耗考虑为纵向传播常数的虚部,给出螺旋带中电磁场的解析解,导体损耗由螺旋线和管壳表面的面电流不连续性获得。三维电磁场分析通过本征模法,求解单周期结构的品质因数和周期储能获得有限导电率导体和夹持杆陶瓷损耗角带来的慢波系统高频损耗。结果表明,毫米波段螺旋线的导体损耗和夹持杆的介质损耗远大于管壳导体损耗,介质损耗与陶瓷损耗角呈线性关系,对高频损耗的影响不可忽略。     

一种具有新型分立介质支撑的翼片加载螺旋带慢 波结构的研究

本文研究了一种具有新型分立介质支撑的翼片加载螺旋带慢波系统,该种慢波系统具有较高的功率容量和较宽的带宽.通过用切比雪夫多项式来展开螺旋带上的面电流,用真空层来模拟螺旋带的厚度,用均匀分层介质来等效新型分立介质支撑,考虑到过渡连接金属块的影响,用场论的方法得到了非常实用的色散方程和耦合阻抗的表达式,同时进行了HFSS模拟,发现用场论的方法所得出的结果与用HFSS模拟的结果吻合良好.本文的结果对这种新型慢波结构的设计具有指导意义.     

理论分析毫米波螺旋线行波管慢波系统导体和介质损耗

该文基于夹持杆分层螺旋带模型和3维电磁场模型分析,详细研究了毫米波螺旋线行波管慢波系统的导体和介质损耗。螺旋带模型中介质损耗考虑为纵向传播常数的虚部,给出电磁场的解析解,导体损耗由螺旋线和管壳表面的面电流不连续性获得。3维电磁场模型分析通过本征模法,求解单周期结构的品质因数和周期储能,获得有限导电率导体和夹持杆陶瓷损耗角带来的慢波系统高频损耗。结果表明,毫米波段螺旋线的导体损耗和夹持杆的介质损耗远大于管壳导体损耗,介质损耗与陶瓷损耗角呈线性关系,对高频损耗的影响不可忽略。     

毫米波行波管返波振荡的仿真研究

该文利用HFSS仿真了工作在Ka波段的螺旋线、反绕双螺旋线及耦合腔等慢波系统,通过傅里叶分析得到空间谐波,进而分析和比较了上述慢波系统的返波振荡特性.结果表明:螺旋线慢波系统中出现明显的角向谐波次数和轴向谐波次数不相等的窄问谐波分量,在π模附近,有产生返波振荡的危险:而反绕双螺旋线通过提高基波耦合阻抗及可工作的归一化频率来提高了抑制返波振荡的能力;为了避免返波振荡,耦合腔工作频带的选择应尽可能远离单腔相移为π,2π的频点.     

不同方法制备的螺旋线慢波组件的散热性能的研究

 利用电阻温度系数法对几种方法制备的慢波组件散热性能进行了实验研究,结果表明石墨热挤压法、磁控溅射覆膜法及压力扩散焊接法和无变形热挤压法比冷弹压法和传统的缠钼带热挤压法制备的慢波组件散热性能强许多.传统的石墨热挤压法可与无变形热挤压法制备的组件的散热能力相比拟,但石墨热挤压法会引起慢波组件的两次变形,使慢波组件的微波反射点增多增强.压力扩散焊接法制备的慢波组件散热性能比溅射镀膜法制备的慢波组件散热性能稍强,但压力扩散焊接法与溅射镀膜法相比具有更低的微波损耗.这些结果为制备散热性能强的慢波组件提供了有益的实验结果.     

Analysis of Helix Slow Wave Structure for High Efficiency Space TWT

This paper describes the analysis of helix slow-wave structure (SWS) for a high efficiency space traveling wave tube that is carried out using Ansoft HFSS and CST microwave studio, which is a 3D electromagnetic field simulators. Two approaches of simulating the dispersion and impedance characteristics of the helix slow wave structure have been discussed and compared with measured results. The dispersion characteristic gives the information about axial propagation constant (Beta). Which in turn yields the phase velocity at a particular frequency. The dispersion and impedance characteristics can be used in finding the pertinent design parameters of the helix slow-wave structure. Therefore a new trend has been initiated at CEERI to use Ansoft HFSS code to analysis of the helix slow wave structure in its real environment. The analysis of the helix SWS for Ku-band 140W space TWT has been carried out and compared with experimental results, and found is close agreement.     

A Simple Equivalent Circuit Analysis of the Dielectric Loss in a Helical Slow-Wave Structure of a Traveling-Wave Tube

The electromagnetic field analysis of a helical slow-wave structure (SWS) is carried out based on a tape-helix model incorporating the effects of space-harmonic propagating modes and the surface current on the helix over the actual metallic area of the tape. Using this analysis, closed-form expressions are derived for the shunt capacitance per unit length and the shunt conductance per unit length of the transmission-line equivalent circuit of the structure. The analysis is interpreted for the circuit attenuation constant contributed by the loss of the dielectric helix-support rods. The analysis is accurate, amenable to easy computation, and validated against published results. The analysis is subsequently used for investigating the dielectric loss in an SWS due to the backward-wave ($-$1) space-harmonic mode of propagation.      

排气工艺对慢波系统散热性能的影响

通过多次的实验测试,研究了排气工艺对螺旋线行波管慢波系统散热性能的影响。首先,对未装入整管的慢波系统在排气处理前后进行了实验研究。然后,对几支不同的整管进行了研究,实验所测试的整管中慢波系统分别采用了不同的装配方法。分析与比较实验结果,得到了十分一致的结论。