模式耦合理论在双电子注、多电子注行波管和返波管中的应用

本文从模式耦合的统一观点出发,研究了双电子注和多电子注行波放大管和返波振荡管的换能作用。文中首先推导出适用于完全分隔和完全混合的双电子注行波管和返波管的模式耦合方程和特性方程,并把Ash的结果延伸到具有分布损耗的情况。文中对全分隔双注返波管起振电流的理论值与实验值所进行的比较是令人满意的。本文还讨论了全分隔双注行波管的增益特性以及电子注间的分隔效应。文中最后研究了多注返波管的起振电流和多注行波管的增益特性,提供了有关的曲线和数据,可以作为实际设计和进一步研究的参考。     

多注行波管收集极的设计与模拟

多级降压收集极是提高行波管效率的有效途径,本文在粒子算法的基础上,编写了多注行波管收集极的专用软件,实现了电子收集的三维模拟,计算结果与二维程序进行了比较,并利用该软件设计模拟了一个五注行波管两级降压收集极,对计算结果进行了分析。     

行波管多级降压收集极的计算和实验研究

采用多级降压收集极是提高行波管效率析有效途径之一。本文在ＳＬＡＣ－２６６程序的基础上对一支带有二级降压收集极的国外行波管进行了计算,并且将计算结果同实验结果进行了比较。同时用电子注分析仪对降压收集极区电子注和纵向速度分布进行了实验研究,获得了该二级降压收集极的部分工作曲线,并对实验结果进行了分析讨论。     

多注耦合腔行波管互作用均匀性研究

对多注行波管慢波结构的特性进行了模拟与分析,利用粒子模拟方法,定量模拟了多注行波管的PIC注波互作用过程,通过比较不同电子注位置情况下电场E的振幅、相移、非线性和互作用效率,研究了多注电子注波互作用的均匀性特点,发现电子注位置不同时对电场有不同的影响,这对实际多注耦合腔行波管设计有一定指导意义。     

多注行波管的特点及发展

本文介绍了多注行波管的电压低、体积小、功率容量高、重量轻等优点和易振荡、加工难度高的缺点以及导致具有这些特点的原因和避免缺点发生的对策;并且介绍了多注行波管在国外与国内的发展应用情况,并对多注行波管的未来发展以及需进一步解决的问题进行了展望。     

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。     

用于倍频程带宽、高性能行波管的小型、81～83.5％效率的2级和4级降压收集极

在美国空军(USAF)——国家航宇局(NASA)共同制定的规划中,Lewis研究中心正在进行电子对抗行波管效率的改进工作,它是通过采用多级降压收集极(MDC)以及在该中心所探索的对耗能电子注的再聚焦技术来实现的。在本规划的分析阶段,计算了整个行波管的三维电子注轨迹。轨迹计算一直到耗能电子注的再聚焦区和降压收集极。对收集极效率、收集极损耗和管子总效率进行了验证和计算。在实验工作方面,首先对不用多级降压收集极的管子性能进行估测,然后对耗能电子注的对称性、圆度和速度离散作了分析。最后,装上了多级降压收集极,使其性能最佳并进行了估测。对于理想的行波管,三维理论表明:具有对称、圆型并有最佳再聚焦电子注的2级多极降压收集极在中心频带有81％的效率(多级降压收集极),而4级多级降压收集极有85％的效率。实验结果所获得的数据表明:一个倍频程带宽——(4.8～9.6)千兆赫、功率为330～550瓦行波管的2级和4级降压收集极的最小多级降压收集极效率分别为81％和83％。     

多注太赫兹折叠波导行波管的设计与模拟

为解决太赫兹(THz)行波管工作电流过小、输出功率低等问题,提出了基模多注工作模式的折叠波导行波管(TWT)。首先,获得了基模多注折叠波导色散特性;然后,对基模多注折叠波导的传输特性进行了模拟计算;最后,完成了0.14 THz基模多注折叠波导行波管的注波互作用特性分析。电子注参数为12 m A,15.75 k V时,获得的3 d B带宽为25 GHz(128 GHz~153 GHz),最大增益为33.61 d B,最大峰值功率为23 W;电子注参数为30 m A,15.75 k V时,在0.14 THz处获得了38 d B增益,最大脉冲输出功率为63.1 W。该方法能够有效增大THz行波管的工作电流,提高互作用增益及效率、3 d B带宽、输出功率;在增益相同时,基模多注行波管可以做得更短、更紧凑。     

空间行波管多级降压收集极的设计和模拟

多级降压收集极被广泛地应用于空间行波管的设计中,本文介绍了一种四级降压收集极的设计和模拟方法。通过对某一空间行波管互作用后的废电子注信息进行分析,得到电子注在收集极的入口条件,并且根据电子注入口条件确定各电极的电位,用行波管模拟软件模拟废电子注在收集极内的发射情况,计算出收集极的效率,通过分析电子注粒子运行轨迹和能量分布,优化收集极边界条件和各电极电位设置,提高收集极效率,降低电子回流率。结果表明：利用此方法计算得到的收集极效率达到80%以上,该模拟分析方法对行波管收集极的研究设计具有参考价值。     

宽带行波管螺旋线慢波结构耦合阻抗的计算

金属翼片加载螺旋线电路是多倍频程行波管中广泛应用的慢波结构。本文对这种宽频带慢波结构的重要参量──耦合用抗进行了计算，在很宽的频率范围内，理论计算结果与发表的实验值相当吻合。     

Calculation of the Parameters for Ring-loop Traveling Wave Tube in MMW

The feature of the ring-loop slow wave structure is high coupling impedance and low harmonic wave components. Therefore ring-loop traveling wave tube (TWT) has advantages of high gain, small dimension, higher operating voltage and less danger of the backward wave oscillation. But calculation of the ring-loop is rather difficult. Here on basis of calculation of dispersion and impedance, a fast estimation of interaction efficiency, output power and saturated gain for Ka-band ring-loop TWT are given.     

脊加载环板行波管高频特性的研究

脊加载环板行波管是一种频带相对较宽的大功率行波管,本文用场匹配和变分原理相结合的方法,研究了脊加载环板慢波结构的导波特性及这种行波管的小信号、大信号特性,讨论了结构的几何尺寸及电子注参量对慢波的传播特性、小信号增益及注-波互作用非线性效应的影响.本文的结果将为脊加载环板行波管的设计提供理论基础.     

Engineering Computation and Analysis of Enhancing Efficiency for Folded Waveguide TWT in MMW

Large signal operating equations in TWT have been solved by numerical solve method. The relations between interaction efficiency and design parameters in TWT are analyzed. A fast engineering design method of enhancing efficiency for folded waveguide TWT by velocity resynchronization is described. The computation is shown that the efficiency of Ka-band folded waveguide TWT with double taper can be enhanced over twice as original tube. This method of approach is very useful for tube designer.     

Ka波段连续波500W螺旋线行波管研究

Ka波段螺旋线大功率行波管在大容量的通信系统中具有重要作用,本文介绍了目前大功率连续波螺旋线行波管的现状,对相关技术进行了分析。通过对高频结构的互作用分析、热分析、多级降压收集极等分析,设计了一个Ka波段连续波500 W行波管的螺旋线互作用结构,计算机模拟结果表明可以满足设计要求。     

多级降压收集极行波管高压电源的设计

为了提高真空管雷达发射机的效率、缩小整机的体积和重量,常使用多级降压收集极行波管作为功率射频放大器.为了保证多级降压收集极行波管高增益、高效率和良好线性等性能发挥的更好,就要在行波管每个电极上加合适的电压,确保行波管内建立稳定的电场.因此,根据行波管各电极的特性合理地选择各收集极的电压以及合理的设计高压电源显得尤其重要.文中结合多级降压收集极行波管的工作特性介绍了4种高压电源的设计方法及其特点.     

大功率毫米波行波管发展现状

毫米波行波管是一种具有重要发展前景的毫米波源,本文简要介绍了耦合腔行波管和螺旋线行波管的工作特点,以及国际上毫米波行波管的发展现状和趋势,指出了发展中遇到的一些关键问题。     

Performance and Application of Slow Wave Circuits for Power TWT in Millimeter Wave

In millimeter wave range, high-power traveling wave tube (TWT) is a key device with broadband and high-power amplification. Basis of comparing traditional and new type slow wave circuits for high-power TWT in MMW, analysis and computation of propagating and RF performance for folded wave circuit are carried out. Theoretic calculation and experimental test show that folded wave circuit is an ideal slow wave structure for broadband and high-power TWT in MMW. There is extreme wide application for the circuit in high-power TWT. This development possesses important consult value to designer for MMW power amplifiers.     

雷达发射机的行波管保护设计

行波管在雷达发射机中应用广泛。从行波管各极工作电流和工作电压方面介绍了发射机行波管的保护措施,并分析了保护措施的重要性及实现方法。     

脉冲螺线行波管热状态分析及ANSYS模拟

本文对国外上世纪90年代的产品,高输出功率高工作比的脉冲行波管进行热状态的分析,通过计算全面了解国外行波管的热设计要求及必要的工艺措施,为国内同类型行波管提高可靠性服务.文中对国内同类型产品的表面热阻率进行测量,从初步分析结果指出减小表面热阻率的方向和措施.使用ANSYS软件实际模拟仿真螺线行波管,得到更为准确、可靠的结果,并和设计计算基本保持一致.     

Large Signal Analysis and Computation for Millimeter Wave TWTs

The large signal operating equations are described by charge plate model in traveling wave tube (TWT). The large signal nonlinear equations have been solved by calculating inductive current of electron beam, circuit voltage exited by electron beam, beam velocity and phase affected by circuit field. The calculating results are given for Ka-band TWT in the paper.