Ka波段耦合腔行波管注波互作用分析

对Ka波段耦合腔行渡管慢波结构的冷特性、注波互作用进行分析.设计计算出慢波系统的色散特性和耦合阻抗,利用大信号程序得到同步电压和等激励输入功率,最终获得高于300 W的输出功率.并结合实际测试情况,对比实际热测数据与仿真结果,在工作频带内两者数据较为符合,从而对大信号程序进行验证,同时为工程制管提供一定的参考.     

多注毫米波行波管高频特性及波注互作用模拟

建立了多注毫米波行波管慢波结构,并对其色散特性和耦合阻抗特性进行了模拟与分析,建立43个慢波周期的互作用结构。通过PIC粒子模拟分析电子互作用情况,得到了以下结论:该行波管的工作频率在32.4～34 GHz,输入功率为10 mW时,最高输出功率可达到121 W,增益达40.8 dB。     

螺旋线行波管注-波互作用三维粒子模拟

结合时域有限差分方法和粒子模拟方法,开发了螺旋线行波管的三维注-波互作用粒子模拟程序。从最基本的电磁场运动规律和力学规律出发,利用高速计算机直接求解完整的麦克斯韦方程组和洛伦兹方程,完成了对C 波段螺旋线行波管的注-波互作用的模拟计算,得到了电子的相位和空间分布以及管子的功率、增益等电性能参量,验证了程序的正确性,为后期优化和设计奠定了基础。     

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。     

W波段斜注管高频结构的设计和注波互作用模拟

斜注管是返波管的一种,其基本原理是将电子注稍微倾斜于慢波结构表面,通过改变电子注的倾角来优化有效互作用长度,达到更高的输出功率和效率.本文论述了斜注管的基本原理,对其冷特性进行了研究,初步设计了W波段斜注管慢波结构,并利用3D电磁模拟软件,对其注-波互作用进行了模拟,模拟得到20W的输出功率以及15GHz的带宽.     

双槽型耦合腔行波管非线性注波互作用计算方法

建立了双槽型耦合腔行波管三维频域非线性注波互作用模型,推导出参与注波互作用电磁场及粒子运动方程组。根据模型与方程组编写非线性互作用计算程序,模拟注波互作用过程,得到输出功率、增益等性能参数。计算结果与X波段双槽型耦合腔行波管实测数据比较,以验证计算方法的准确性,并对互作用过程中的非线性现象进行分析,希望能够辅助行波管的设计。     

G波段双注折叠波导行波管的注-波互作用特性

研究了G波段双注折叠波导(FWG)TE20模的基本特性。首先计算了双注FWG TE20模的高频特性,采用等效电路法计算了色散特性;根据定义式计算了耦合阻抗,同时将二者的计算结果与HFSS仿真结果进行对比。结果显示,色散特性随频率升高差距增大,耦合阻抗随频率升高差距降低。利用电磁仿真技术(CST)粒子模拟软件对双注FWG TE20模的注-波互作用情况进行仿真,得到了慢波结构中电子轨迹以及输入输出信号频谱图,结果表明,在工作频率为205 GHz时,四段FWG的增益为34.74 dB。     

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．     

多注行波管慢波结构的色散特性分析

多注行波管是一种具有工作电压低、瞬时工作带宽宽、容易实现大功率等优点的新型微波器件;本文主要利用CST Microwave Studio软件对多注行波管慢波结构的色散特性进行设计计算,并将计算结果和实验值进行比较分析。结果表明,计算值和实验值基本吻合。     

卷绕双梳齿行波管中注-波互作用的研究

本文利用CST 软件中的粒子工作室对采用卷绕双梳齿慢波结构的圆极化行波管中的注-波互作用情况进行了粒子模拟研究,观察了电子束的运动情况,同时得到了电压、电流、磁场和输入功率四个重要电气参数对输出功率的影响。研究结果为圆极化行波管的设计奠定了理论基础。     

螺旋线行波管的互作用瞬时现象分析

由于现有的互作用理论模型无法快速实时地研究瞬态导通现象并针对传输信号进行时频分析,适当改进了传统 L.Brillouin 模型螺旋线损耗部分的同时结合IBC 模型的集中衰减器与切断设置方法,建立了螺旋线行波管的时域非线性 互作用理论模型。在此基础上对一支行波管的瞬态导通过程进行粒子模拟(Particle-In-Cell,PIC)计算,通过针对互作用末端 瞬态导通时间内传输信号进行的详细时频分析可知,电子注的前端截面无法理想地规则调制是输出信号杂乱和输出功率 谱线异常等复杂瞬态现象产生的主要原因之一。     

一种带散热片的螺旋线慢波结构的热模拟与分析

为了解决慢波结构的散热问题,本文从热特性的角度出发设计了两种散热片结构。利用有限元软件ANSYS对带有这两种散热结构的慢波结构的热特性分别进行了模拟和分析,通过比较发现集中散热结构具有较好的散热性能,这为螺旋线行波管的优化设计和合理散热提供了参考。     

螺旋线行波管的三维互作用仿真方法研究

采用了CST工作室套装TM电磁仿真软件对一个典型的Ku波段螺旋线行波管的电子枪、磁聚焦系统、慢波结构和注一波互作用的非线性过程进行了三维的静电场、静磁场、粒子跟踪、本征模、粒子模拟的仿真和分析,得到了该行波管电子枪导流系数、慢波结构冷测特性以及输出功率和增益等参数,仿真所得数据与实测数据相符,证明了三维数值仿真全管的可行性,为后期设计和优化奠定基础。     

高效率X波段40W空间行波管的设计

作为卫星通讯系统所用的高增益、高功率微波放大器件,行波管的效率和线性是非常重要的.本文根据卫星通讯的需要,给出了高效率X波段40 W空间行波管的设计,并成功研制出了样管.     

注-波互作用的时域PIC 数值模拟

针对螺旋线行波管的注-波互作用过程,依据等效线路模型和动力学方程,采用粒子模拟方法进行时域计算,并给出部分主要的数值求解结果。本文的仿真结果基本与现有软件的模拟结果一致,同时针对由于计算模型不同而产生的计算偏差,给出了深入的分析,为后续的研究工作奠定了重要的基础。     

W 波段带状注速调管注波互作用系统的研究

带状注速调管是采用宽高比值很大的薄矩形注来降低空间电荷效应,采用特殊的高频结构来增加功率容量,从而使注波互作用效率得到提高的一种新型微波电真空器件。本文基于PIC 粒子模拟软件,建立了专门用于计算带状注速调管注波互作用过程的三维设计平台,并应用该平台完成了W 波段带状注速调管注波互作用系统的初步设计,获得了清晰的物理图像和具有参考意义的模拟设计结果。模拟结果表明,在电子注电压为140 kV,电流为15 A 时,该速调管可以获得大于573 kW 的输出功率、27.8 dB 的增益和大于27.3%的效率。     

X 波段50MW 高功率速调管注波互作用系统的研究

高功率X 波段速调管必须依靠高性能的注波互作用段来实现,互作用段的作用是使入射的连续电子注逐步 转化为分离的群聚块,之后在通过输出腔的过程中,间隙电场使群聚块减速将电子的动能转化为微波能量向外输出。 速调管的注波互作用段由一组性能参数各不相同的谐振腔组成,各腔的谐振频率、品质因数、特性阻抗以及沿轴线的 分布位置等均对整管的效率、增益和输出功率有直接的影响。我们首先使用基于圆环模型的2.5 维注波互作用程序通 过反复优化找到了一组基本参数,随后在CST 中建立了三维仿真模型对该结构进行了验算,实际计算表明在电子注 电压和电流分别为440kV 和350A 时,速调管的输出功率大于50MW,所得结果满足设计要求。