C波段多注速调管高频系统的模拟研究

采用电磁仿真软件对C波段多注速调管的输入腔、输出腔及中间腔的高频特性进行了冷腔分析。采用CHIPIC软件对高频互作用区进行了整体建模。为得到稳定且较高的输出功率,对电子束,输入功率及输出耦合结构等参数进行研究分析。通过对结果的分析,模拟整个高频结构的工作情况,在电子束电压28 kV,总电流为14.96 A的条件下,得到了功率为225 kW的峰值功率,效率为50%。     

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。     

8 mm径向扩展互作用振荡器

提出并研究了一种具有结构紧凑、散热性好、输出功率大等特点的新型扩展互作用结构——径向扩展互作用振荡器(EIO),并推导了小信号理论.利用电磁仿真软件分析了径向EIO高频结构中的谐振特性与场分布,并采用三维粒子模拟软件开展了注波互作用研究.研究结果表明在工作电压为5 k V,电流为8.48 A时,所设计的径向EIO输出功率达到2.6 k W,热腔工作频率为30.011 GHz,效率为6.1%.     

W波段带状注扩展互作用速调管注波互作用系统

对W波段带状注五间隙耦合腔的高频结构进行了设计与分析,以一个五间隙耦合腔作为输入腔,一个五间隙耦合腔作为输出腔,构成了W波段SBEIK的注波互作用系统,利用CST粒子工作室对整个注波互作用系统进行了三维计算模拟,并用Magic 3D对注波互作用计算进行了验证,结果表明两种PIC软件的计算结果基本一致.该SBEIK在电子注电压为75 k V、电流为4 A条件下,仅用两个腔体在W波段实现了高于24 d B的增益,为下一步高增益、高效率、小型化、紧凑型SBEIK的设计奠定了坚实的基础.     

220 GHz耦合腔扩展互作用速调管研究

设计和研究了一种太赫兹波段耦合腔扩展互作用速调管,应用CST软件建模仿真得到其几何参数,进行冷腔仿真,得到了色散曲线和工作点,并且对其进行优化;再用PIC软件建模对其进行热仿真,在工作频率222.967GHz和工作电压12620V下得到管子的输出峰值功率为16W;3dB带宽为230MHz,效率为1.5%,带内最大增益为27.2dB。     

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。     

W波段带状注速调管多间隙腔高频结构及其特性

通过对W波段带状注速调管的哑铃型谐振腔特性进行分析,利用三维高频仿真设计软件CST-MSW建立了单间隙、三间隙、五间隙腔的物理模型,详细分析了不同结构尺寸对于高频系统相关冷参数的影响,优化得到了相应的高频结构及其特性参数,以此作为开发的二维注波互作用程序SBK.2D快速计算的高频输入参数.同时,为了结合注波互作用系统的热参数三维仿真设计,采用MAGIC-3D对多间隙腔的高频特性及参数进行了仿真计算,得到的结果与CST冷参数设计基本一致,为W波段带状注速调管注波互作用系统的设计提供了重要参数和依据.     

等离子填充扩展互作用振荡器研究

对等离子体填充扩展互作用振荡器进行了研究,通过CST软件研究了填充不同密度等离子体对Ka波段矩形耦合腔扩展互作用振荡器高频特性的影响,得到了通过改变等离子体密度与工作电压实现调节扩展互作用振荡器工作频率的方案.利用CST粒子工作室对其进行了粒子模拟分析,结果表明通过电子束电压和等离子体密度的共同调节,可使Ka波段扩展互作用振荡器实现34.14～37.99 GHz的调谐.     

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。     

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。     

Study of An Extended Interaction Oscillator with A Rectangular Reentrance Coupled-cavity in Terahertz Region

An extended interaction oscillator (EIO) generating Terahertz (THz) wave is presented by theoretical study and simulation study in this paper. A rectangular reentrant coupled-cavity is proposed as its slow-wave structure (SWS). The equivalent circuit method (ECM) is adopted to calculate the dispersion relation and circuit parameters of the SWS. The beam-wave interaction of the EIO is theoretically studied in detail, including the beam loading conductance, the conversion efficiency and the optimal gap number. The dependence is investigated of the beam loading conductance and the conversion efficiency on the gap number and the beam velocity. Some properties of the cold circuit are simulated by CST software, including the dispersion relation and the filed distribution. These simulation results agree well with those of ECM. The operating mode of EIO is chosen very close to the βL = 2π point with corresponding frequency about 0.225 THz, when the beam voltage is 13 kV, the current 105 mA, the cavity was designed with the period 0.3 mm, 14-gap, the height 1.6 mm and the width 0.76 mm . Simulation results of beam-wave interaction with PIC codes show that the excited frequency is 0.225 THz and peak output power 44 W.     

Design and Preliminary Experiment of 35 GHz Pulsed Extended Interaction Oscillator with Folded Waveguide

In this paper a 35 GHz pulsed extended interaction oscillator (EIO) was studied, with high current density electron gun based cylindrical and parallel shaped diode. The folded waveguide was employed as the slow wave structure (SWS) of the EIO. The transferring waveguide, electron gun and the EIO tube were designed and the corresponding testes have been finished, including the transmission characteristic of the SWS, the emitting ability of the electron gun and the performance of the EIO tube. Preliminary experiment results show that the pulsed power and the exciting frequency are about 150 W and 35 GHz, respectively, under conditions of the B_z 0.4 T, the high voltage 17 kV and the high current density 26 A/cm².     

声表面波压力传感器的仿真与设计

该文设计了一种基于声表面波(SAW)传感原理的无源无线压力传感器。阐述了SAW单端谐振器的原理,对SAW压力传感器的原理进行了分析。选择了基于类似两端固定梁的敏感结构并利用ANSYS软件对其敏感结构进行仿真、分析。利用Mathcad软件对SAW压力传感器进行建模、仿真。并根据仿真结果设计和制作了SAW压力传感器。测试结果表明,制作的传感器灵敏度较高,误差小,具备良好的压力频率特性。     

一种通用变频器的设计及起动性能分析

文中设计了一种基于DSP和CPLD的适用于0．4kV／15kW异步电机的通用变频器,详细介绍了硬件的结构设计以及软件的编程思路,并利用MATLAB对通用变频器的起动性能进行了分析及仿真,得出了通过采取补偿电压可大大改善通用变频器的起动性能的结论。经实验证明本通用变频器工作稳定,实现了对电机的智能控制,具有较好的调速性能。     

一种新型的小型化微带天线的分析与设计

分析并设计了一种能显著减小微带天线尺寸的形式--地板卷边上折的微带天线,并采用仿真软件HFSS分析了地板上折对微带天线的输入阻抗及谐振频率的影响,最后设计出了一副采用该形式的中心工作频率为2.45 GHz的小尺寸微带天线.通过对设计方案进行实物制作和测试,天线的测试结果与其仿真结果相吻合.     

一种L~E波段的A型上电极MEMS单刀三掷开关设计

针对单刀多掷开关(SPMT)在相控阵雷达、宽带收发器中用于切换滤波器和传输线时需要满足宽频带、高隔离度的性能需求,设计了一种宽频带、高隔离度的MEMS单刀三掷开关(SP3T)。通过ANSYS电磁仿真软件中的HFSS模块对MEMS SP3T开关进行优化,利用COMSOL软件对上电极的机械性能进行仿真。仿真结果表明,所设计的MEMS SP3T开关可工作在1~90 GHz的频带内,且插入损耗小于1 dB@90 GHz,隔离度大于35 dB@90 GHz,其整体体积约为0.75 mm³。     

一种大功率介质双工器的研制

针对在300～400 MHz频率内现有腔体双工器体积大、LC双工器插损大的缺点,设计了一种体积小、插损低、功率容量高的介质双工器,其通带中心频率分别为320和340 MHz.利用微波仿真软件对电路结构进行了仿真,并对各支路的功率特性进行了分析.采用大功率容量的介质谐振器实现了此双工器,并进行了S参数以及功率特性的测试,测试结果表明,对于340 MHz的支路,中心插损为1.41 dB,3 dB带宽约为11.5 MHz,对±20 MHz的抑制为49.5/51 dBc,并且当输入功率为28.5 W时,输出功率为20 W.     

一种新偏压结构的BST电容梳状滤波器设计

介绍了一种五阶可调抽头式梳状线滤波器,设计采用共面方式接地,使用Ba0.6Sr0.4TiO3 (BST)铁电薄膜平板电容作为可调部件,并分析了平板电容结构的影响.针对梳状电调滤波器需单阶加压和外接大电阻繁琐的情况,提出利用集成在衬底上的大容量BST电容作为隔离电容,将各阶谐振器的偏压线互连来简化加压过程.运用高频电磁仿真软件HFSS进行验证,设计出的滤波器中心频率可调范围为842～960 MHz(14％),3 dB带宽为9％～10％.     

The millimeter-wave extended interaction oscillator

The theory and operation of the extended interaction oscillator (EIO) are presented. Details of an initial feasibility study at X-band are given. This study proved the practicality of using a space-charge focused electron beam, and provided AM and FM noise data. A space-charge focused Ka-band EIO, which produced 25 watts at 42.5 Gc/s, is described. A prediction of the output power and efficiency obtainable from both space-charge focused and permanent magnet focused EIO's, vs. frequency, is presented.