射频激励“Z”折叠部分波导CO2 激光器研究

文中研究了射频激励“Z”折叠部分波导CO2 激光器,比较了普通波导折叠与部分波导 折叠的结构特点。采用等效的第二类波导谐振腔,在总增益长度129cm ,230W 注入功率情况下,获得了最高23. 5W 的基模激光输出。     

W波段折叠波导慢波结构设计及三维注波互作用模拟

本文综合分析了折叠波导的几何尺寸和电子束参数，运用电磁场软件MAFIA的粒子模拟程序对三维折叠波导慢波结构进行了模拟．模型中，电磁波通过波导模式导入；为了克服较大空间电荷效应造成的电子注发散，使用了纵向聚焦磁场．基于三维互作用模型得到了W波段折叠波导的模拟结果，该结果可以对折叠波导慢波结构的三维互作用性能进行预测和分析．     

耳型折叠波导慢波结构W波段行波管

毫米波行波管具有大功率、宽频带、高增益等特点，广泛用于雷达、高速通信、电子对抗等现代军事装备中。为提高折叠波导耦合阻抗并考虑工程应用性，提出一种耳型折叠波导新型慢波结构。与常规矩形波导相比，工作频带内耦合阻抗提高30%以上，损耗降低10%。研制的耳型折叠波导W波段行波管，在工作电压21.9 kV，电流210 mA，占空比为5%时，10.8 GHz带宽内输出功率大于192 W，峰值功率达278 W，电子效率和增益分别达到6.3%和44.6 dB，行波管工作稳定。     

W波段行波管功率提升研究

行波管为发射机提供放大信号,其输出功率直接决定着系统的作用距离,是系统的核心部件之一。本文从提升电子效率和电子注功率两方面开展研究,以提升W波段行波管输出功率。基于折叠波导互用电路相速跳变设计,研制出8 GHz带宽内输出功率大于250 W的W波段行波管。提出非半圆弯曲折叠波导与相速跳变技术结合的设计方法,使W波段行波管输出功率和电子效率最高分别达到647 W和13.4%。提出一种四端口式高频结构和一种双弧弯曲折叠波导慢波结构,大幅提升了行波管对工作电流的聚焦能力,基于两种新型结构的创新研究,完成了千瓦级W波段行波管设计。     

0.14 THz大功率回旋行波管前级激励源粒子模拟研究

以折叠波导行波管作为大功率回旋行波管的前级激励信号源,利用电磁仿真软件HFSS和粒子模拟软件(CST粒子工作室),对0.14 THz微电真空折叠波导行波管慢波结构的色散特性、耦合阻抗进行计算分析,然后对折叠波导行波管束波互作用过程进行粒子模拟,最后通过粒子模拟得到该折叠波导行波管的增益、工作电压、电流等工作特性参数。在电压为13.9 kV、电流为16 mA,输入功率为5 mW的条件下,输出功率为5 W,线性增益为30 dB,带宽3.7 GHz,最大输出功率为6.2 W,该结果为0.14 THz大功率回旋行波管实现kW量级的功率输出提供功率足够的前级馈入信号奠定了基础。     

W波段脊加载折叠波导连续波行波管制管研究

通过对脊加载折叠波导慢波结构的工艺研究,研制出了W波段连续波行波管,实现了20 W以上的连续波输出功率。     

毫米波折叠波导行波管的研究

采用等效电路方法和电磁场仿真软件Ansoft HFSS分析了折叠波导行波管的结构参数对其高频特性的影响,并在此基础上确定了Ka波段折叠波导行波管的尺寸.利用三维非线性粒子模拟软件MAGIC3D建立了两段式折叠波导行波管的模型,模拟研究了切断区长度和位置对折叠波导行波管的饱和输出功率及第2段电路单位长度增益的影响.最后设计了一个工作于33～36GHz的两段式折叠波导行波管,其输出功率的波动小于1dB,最大连续波输出功率达670W,对应电子效率高达7.55％.     

0.22 THz宽带折叠波导慢波结构的设计

通过对折叠波导的理论分析,提出一种快速设计折叠波导慢波结构的方法。优化设计了中心频率为0.22 THz的折叠波导慢波结构,分析了结构参数对高频特性的影响。为防止振荡,仿真中采用截断的慢波结构。互作用仿真表明,在电子注电压为16 kV,电流为10 mA情况下,中心频率处增益为23.9 dB,输出功率为1.2 W。其中3 dB带宽大于14 GHz(0.214 THz~0.228 THz),带内输出功率大于0.5 W,在7 GHz(0.217 THz~0.224 THz)范围内输出功率大于1 W。     

W波段多种槽加载折叠波导行波管的研究

该文提出了3种槽加载折叠波导行波管慢波结构:三角形、梯形和燕尾形槽加载折叠波导。分析比较了不同槽形状对慢波结构的色散特性和耦合阻抗的影响。利用粒子模拟的方法对W波段4种槽加载折叠波导行波管的非线性注-波互作用进行了研究;在相同的电子注参数和输入功率的条件下,对输出功率、电子效率和增益等参量进行了比较。在多种槽加载结构中,梯形槽加载折叠波导输出功率(255 W)和增益(37.1 dB)最大,电子效率最高(10.7%);燕尾形槽加载折叠波导达到饱和所需要的互作用电路最短(64.2 mm);三角形槽加载折叠波导的3 dB带宽最宽。     

折叠波导结构的THz振荡辐射源研究

 以折叠波导为基本结构的真空电子器件,具有大功率、宽频带和制造成本低的优点,本文通过深入研究折叠波导振荡器的冷腔结构、色散方程和耦合阻抗,给出了可以产生THz的折叠波导振荡器的基本结构.并利用三维PIC粒子模拟软件进行了三维模拟计算,结果显示,在输入电子注电压为20.6kV,电流为0.12A,磁场为3000高斯时,可得到频率为0.1THz,平均输出功率174W,互作用效率大于7%.     

电光调Q射频激励波导CO2激光器

报道了电光调Q射频波导CO2激光器,其中波导长度400mm,在插入电光调Q晶体但不加调制电压情况下,激光器的连续输出功率为3.5W。调Q脉冲重复频率1Hz～10kHz可调,在10kHz重复频率时,获得了脉冲峰值功率为200W,脉冲宽度为400ns的输出。     

射频激励全金属波导CO_2激光器的特性研究

全金属波导激光器具有以下优点:成本低、导热性好、可加工性好,并因采用同种材料构成波导,使波导因受热膨胀所造成的变形减小。据报道,这种器件若批量生产,成本约200美元左右,因而有很大的应用前景。本文提出了一种新型二电极射频激励全金属波导CO_2激光器结构,并研究了其输出特性。     

RF excitation of a flowing gas CO2 waveguide laser

Investigation of an RF excited CO₂ waveguide laser in flowing gas operation is reported. Power extraction of 0.8 W/cm with an efficiency of 10.3% has been achieved. Using W.W. Rigrod's analysis (1965), values of the small-signal gain α₀ and saturation parameter I_s have been determined for different excitation levels and for different pressures of the amplifying medium. The parameters α₀ and I_s, have been determined as 0.6%/cm and 10.4 kW/cm ², respectively, at 125 torr and 100 W/cm³ RF loading power. These values are close to those reported for sealed-off RF CO₂ waveguide lasers with xenon added to the gas mixture     

波导传输检波装置的研究

波导传输检波装置用以发射机的检波式功率监测,是雷达导引头发射机的一个重要组成部分。发射机产生的大功率射频信号经过波导传输检波装置最终传输给天线,在大功率传输过程中,波导传输检波装置从大功率射频信号中耦合出一定量进行射频信号包络检波,检波信号通过外围电路处理可以反映发射机工作状态,并可反馈优化发射机工作状态。文中介绍了波导传输检波装置的设计原理,并对设计中的一些重要环节进行了仿真,其中包括了温度对设计的影响。     

6 ~ 18 GHz 脊波导宽带功率合成放大器

提出一种不通过波导脊背与微带导带接触来实现脊波导-微带射频信号过渡的新型电路,具有工作频带宽、插入损耗小、电性能稳定等优点,非常适合工程应用。通过对该非接触式脊波导-微带过渡与Lange 电桥进行理论分析与仿真计算,提出了一种可覆盖C/ X/ Ku 频段的宽带功率合成方法,并按照该方案在6 ~18 GHz 频段内设计了一种以脊波导为射频端口的高效率2 路功率合成放大器。实测结果表明,6 ~18 GHz 频率范围内的无源合成效率高于87%。采用该电路将典型输出功率12 W 的2 只MMIC 的输出功率合成,在6 ~18 GHz 频率范围内得到了高于20 W 的饱和功率输出,附加效率最高可达28. 9%。该宽带功率合成放大器以脊波导为接口,不但功率容量大,且便于采用脊波导功率合成器进行高效率二次合成,为6 ~18 GHz 更大输出功率的固态功放研制提供了解决方案。     

基于波导合成高效高功率密度Ku波段功放

提出了一种基于BB180波导电桥合成器与波导微带双探针相结合的Ku波段高效空间合成方案,波导合成实现了高效率,波导微带双探针结构实现功率模块的叠层安装,在Ku波段通过二者的结合实现了高功率密度。首先利用HFSS软件分析波导合成器和波导微带双探针模型,给出了仿真结果。在工程设计中采用GaN功率芯片构成放大器小模块单元,输出峰值功率25W。功放采用8个模块单元合成,在Ku波段合成饱和输出180W峰值功率(19%占空比),合成效率超过85%,附加效率高于25%,功率密度达到0.135W/cm3,实现了Ku波段微波高效合成与高功率密度输出。     

射频激励宽波导CO2激光器研究

本文报道一种采用射频横向激励的宽皮导CO2激光器。该器件波导尺寸为2mm×30mm×400mm,得到了超过100W的激光输出,光电转换效率约为10%。     

0.14 THz双注折叠波导行波管的高频系统设计

随着太赫兹通信技术的发展,对于0.14 THz折叠波导行波管(FWTWT)的研究需求向着更高的功率和更宽的带宽发展。对双注行波管中的双路折叠波导慢波电路进行分析,得到不同参数下的高频特性变化规律。并对双路折叠波导慢波电路的功率分配和功率合成效率进行分析计算,得到功率合成效率96.3%。最后对双路慢波电路、功率分配/合成器和集中衰减器进行建模,并对注波互作用进行计算。在高压15 kV和单注电子的发射电流为40 mA条件下,得到0.14 THz频率下的合成输出功率为56 W,增益为31.4 dB,3 dB带宽为7 GHz。     

射频激励金属板条波导CO2激光器的功率输出特性

为了获得较高的激光输出功率,介绍了射频激励扩散冷却全金属板条波导CO2激光器,放电区域由左右两个铝合金壁和上下两个铝合金电极构成,放电区域高2 mm,宽20 mm,长386 mm,工作气体混合比CO2:N2:He:Xe=1:1:3:0.26,该技术代替了过去的金属陶瓷结构,结合纵向电压均匀分布技术和面增比技术,获得了127 W的激光输出功率,光电转换效率高达14%。实验中,照相机放在激光器的纵向轴心上,清楚地记录了CO2激光器的放电现象。实验结果表明,该激光器小信号增益1%/cm,饱和光强1 200 W/cm2,促进了CO2激光器的发展。