应用MAFIA软件改进行波管性能姚

本文介绍了一种通过CAD分析方法提高行波管性能的实例,用计算机模拟仿真行波管慢波结构的冷特性参数,利用MAFIA软件的准周期边界条件模拟计算行波管慢波系统的色散和耦合阻抗.通过改变不同结构参数的模型分析,最终得到一种最优化的尺寸模型,并结合实际制管验证比较,提高了行波管的性能,缩短了改进周期.     

毫米波脊加载开放式矩形栅慢波系统的研究

提出了一种新型慢波结构—脊加载开放式矩形栅慢波系统。作为一种全金属慢波结构,脊加载开放式矩形栅适用于高功率宽频带的行波管的互作用慢波结构。利用脊相邻面的阶跃条件以及互作用区和加载区的场匹配条件和单模近似法,推导了该结构的色散方程和耦合阻抗表达式。同时,采用软件模拟验证理论分析的正确性,并分析了结构参数对慢波结构慢波特性的影响。数值计算结果表明:在槽深一定的情况下,加载脊可以非常显著地改善该结构的慢波特性,通过优化开放式矩形栅的脊的宽度和厚度等参数来兼顾色散和输出功率等不同设计要求。本文的脊加载开放式矩形栅慢波结构理论研究可以作为高功率行波管设计的理论基础。     

一种新型螺旋带慢波结构行波管的研究

随着电子设备对螺旋带行波管功率的需求，设计大功率螺旋带行波管越来越重要。本文介绍了一种新型螺旋带慢波结构——变内径螺旋带慢波结构，给出了软件模拟实例，并对于这种结构行波管的稳定性作了分析，证明了变内径慢波结构用来设计千瓦级大功率行波管的可行性。     

休斯型耦合腔慢波结构正向设计初步研究

针对高效率耦合腔行波管提出一种正向设计的初步方法,可根据设计指标对其慢波结构进行快速的定量设计.其设计思想是在满足带宽内的注波互作用同步条件的基础上,尽可能提高总阻抗.为此提出“带宽相速差之比”参量来描述带宽与同步的关系,并以此参量和Curnow等效电路模型分析了休斯型耦合腔慢波结构的各个参量变化对带宽和总阻抗的影响情况,从而建立慢波结构的正向设计过程;使用这种设计方法,针对给定的Ka波段的耦合腔行波管参数指标进行快速设计,设计结果基本满足指标要求.     

螺旋线行波管慢波组件散热性能的研究进展

螺旋线行波管具有宽频带、高增益和高功率等优点,当今被大量应用于卫星通信系统、电子对抗系统和雷达系统。慢波组件是螺旋线行波管的关键组成部分,它的性能优劣直接决定着整管水平。慢波组件的散热性能不仅是决定行波管平均输出功率的主要因素,也是直接影响行波管工作稳定性与可靠性的重要因素。本文针对螺旋线行波管慢波组件,总结了螺旋线慢波组件散热性能的实验测试方法和理论分析方法,分析了影响散热性能的各种因素和各种改善方法。分析比较了不同材料的螺旋线、管壳和夹持杆,不同结构的夹持杆和管壳,不同组件装配方法对慢波组件散热性能的影响。介绍了将金刚石和纳米材料等新型材料应用于螺旋线慢波组件的研究进展。     

负-正相速跳变慢波结构行波管的小信号理论辅助分析

应用Pierce小信号理论,对设计高效率宽带行波管的一般方法进行分析,采用螺距跳变渐变技术,形成了相速减少和相速增加两段结合的输出段作为宽带行波管的慢波结构,并采用散热性能好的半金属化夹持杆慢波结构产生反常色散曲线。为了提高行波管工作频带的电子效率,在高频点(18 GHz),利用遗传算法并调用1维BWIS互作用程序,对相速减少和相速增加两段相结合输出段的慢波结构进行了优化。计算结果表明:行波管在工作频带(6~18 GHz)获得了比较平坦的饱和输出功率,为下一步实际研制宽带行波管提供了理论依据。     

采用光子晶体的行波管慢波结构高频特性研究

提出了一种采用光子晶体作为行波管慢波结构屏蔽筒的新方案,论证了方案的可行性,并进行了模式分析。在充分研究光子晶体禁带特性的基础上,计算了光子晶体慢波结构的色散特性和耦合阻抗,对计算结果的分析表明,光子晶体在行波管慢波结构中起到了定向选模的作用,为行波管实现高次模式工作奠定了基础。     

面向太赫兹真空电子器件应用的基于微加工技术的矩形环-杆结构慢波特性研究

提出了一种基于微加工技术的行波管矩形环-杆慢波结构的简便等效电路分析方法,采用准-TEM近似方法得出了其色散方程和耦合阻抗表达式,并数值计算了复色散方程和耦合阻抗。理论计算结果和3D电磁仿真软件HFSS的结果吻合得很好。数值计算结果表明:结合介质基底后,慢波结构的色散变弱,相速降低,带宽变宽,耦合阻抗却在降低。最后,通过和对应的矩形螺旋线慢波结构进行了比较,得出了该慢波结构高增益和高功率的特性。作为一种平面结构,矩形环-杆慢波结构可以结合微加工技术并应用到毫米波甚至THz波段的紧凑行波管领域。     

螺旋慢波电路参数变化对行波管特性的影响

借助于行波管CAD技术的发展,建立了螺旋线行波管三维电磁冷模型和注-波互作用大信号模型,就螺旋慢波电路参数在公差范围内外做细微变化时,所带来行波管冷热特性的影响进行了全面研究和讨论,得出了一些有用结论.这为生产厂家在考虑成本的前提下,有效控制工艺参数,提供了具有实际指导意义的参考.     

螺旋线行波管中慢波系统散热性能的研究进展

研究慢波系统的散热性能对改善螺旋线行波管的各项特性具有十分重要的意义。综合叙述了在慢波系统的散热性能影响因素和改进手段方面的研究结果。介绍了新型装配方法和金刚石材料在慢波系统制备中的应用,对各种方法的效果进行了分析比较,并指出新方法和新材料的采用有效的提高了散热性能,促进了更高性能的行波管的研制。     

高功率Ka波段三注级联折叠波导行波管输入输出特性研究

折叠波导慢波结构具有高功率、宽频带、高增益等优点。作为高频、大功率、宽频带微波源的慢波电路具有巨大的应用潜力。与单注折叠波导行波管相比,多注折叠波导行波管能够进一步提高行波管的增益。一般多注折叠波导行波管各级之间空隙很大,增加了行波管重量,如何减轻其重量是当前面临的一大难题。本文从多注折叠波导行波管基本结构出发,考虑各级折叠波导行波管之间的连接方式,设计了一种新的三注级联折叠波导行波管。通过HFSS软件对新结构进行仿真分析,结果表明该结构具有良好的输入输出特性。该设计不仅克服了管子加工长度上的困难,而且降低了三注级联折叠波导行波管对尺寸的要求,使行波管的结构更紧凑,适用于要求重量轻的场合。     

L波段空间行波管优化设计

螺旋慢波结构是螺旋线行波管进行驻波互作用的场所,它的参数设计直接决定了行波管成品的性能,此结构不仅决定了行波管的功率、增益、效率等主特性,也对线性度等副特性的好坏起了至关重要的作用。为了解决L波段行波管的非线性优化问题,本文探究了行波管设计参数对于非线性失真的具体影响。在模拟样管的基础上,主要讨论了工作电压、电流、电子注填充比及各段螺径对群时延失真、调幅调相转换、相移等非线性参量的影响。并在此基础上提出了分段螺径分布提高行波管线性度的设计方法,通过软件MTSS的仿真证明,在基本保障主特性的同时,对线性度的改善效果明显,从而为今后的设计提供了一定的指导意义。     

一种行波管高效率输能匹配结构的等效电路研究北大核心CSCD

在空间行波管的设计中,改善输能结构的阻抗匹配是一项十分重要的工作。然而对于螺旋线行波管输能系统这样具有复杂边界条件的结构,严格的场分析会带来复杂的计算,如果能将场问题转化为电路问题,求解过程将得到简化。通过在慢波螺旋线末端引入匹配筒,降低了行波管输入端的高频信号反射,进一步分析了匹配筒区域的电流路径和场分布,运用传输线理论,建立了输能匹配结构的一种π型等效电路模型,并给出了元件的参数提取方法,通过改变匹配筒的尺寸和输入信号频率,利用HFSS软件仿真和ADS软件作计算,证实等效电路在10~26 GHz的频带内能够很好地体现输能结构的传输特性,验证了等效电路的正确性和普适性。所建立的等效电路模型可以为匹配筒尺寸的优化提供一定的方向性参考,从而提高输能结构设计的效率。     

毫米波空间行波管慢波结构的优化设计

空间行波管推向饱和工作时,其传输特性变得越来越非线性,将导致非线性失真。双渐变螺旋线慢波结构是目前最常用的既能提高效率又能减小非线性失真的慢波结构。本文在双渐变结构的基础上,提出了多渐变结构,分析新增渐变段对空间行波管工作状态的影响。通过多线路参数优化设计,K波段空间行波管在保证输出功率和效率几乎不变的情况下,非线性失真明显降低。相移由51.6°减小到20.8°,AM/PM值由3.9°/d B减小到1.9°/d B,并且电子效率几乎没有发生变化。     

一种用于有损耗慢波结构有限元本征分析的混合多波前块ILU-p型多重网格预处理

提出了一种全新的混合多波前块ILU-p型多重网格预处理,用于在行波管有损耗慢波结构的三维有限元本征分析中产生的复数不对称的大型稀疏线性方程组的迭代求解。本文提出并采用了改进的多波前法和超块不完全分解算法,用以提升该预处理的整体性能。这种预处理技术的运用,使得有损耗慢波结构的三维有限元本征分析更加精确、快速。在大量慢波结构的仿真中,采用这种预处理技术的有限元本征分析算法体现出了高效的计算和内存性能,与商业软件HFSS相比具有明显优势,这对于设计出高性能行波管慢波结构具有重要意义。     

一种行波管高效率输能匹配结构的等效电路研究

在空间行波管的设计中,改善输能结构的阻抗匹配是一项十分重要的工作。然而对于螺旋线行波管输能系统这样具有复杂边界条件的结构,严格的场分析会带来复杂的计算,如果能将场问题转化为电路问题,求解过程将得到简化。通过在慢波螺旋线末端引入匹配筒,降低了行波管输入端的高频信号反射,进一步分析了匹配筒区域的电流路径和场分布,运用传输线理论,建立了输能匹配结构的一种π型等效电路模型,并给出了元件的参数提取方法,通过改变匹配筒的尺寸和输入信号频率,利用HFSS软件仿真和ADS软件作计算,证实等效电路在10～26 GHz的频带内能够很好地体现输能结构的传输特性,验证了等效电路的正确性和普适性。所建立的等效电路模型可以为匹配筒尺寸的优化提供一定的方向性参考,从而提高输能结构设计的效率。     

慢波结构加工精度对太赫兹表面波振荡器的性能影响

随着频率的升高,慢波真空电子器件中慢波结构的尺寸迅速缩小。为给太赫兹波段器件的设计和加工提供指导,研究了慢波结构加工精度对0.34 THz过模表面波振荡器的性能影响。采用小信号理论和自行研制的全电磁粒子模拟软件UNIPIC,模拟分析了矩形波纹慢波结构的周期、深度和宽度等参数在设计值附近变化时,热腔色散曲线和输出脉冲的频率、功率、起振时间及脉宽等关键参数的变化。结果表明:器件工作点对慢波结构的尺寸精度比较敏感,使得输出太赫兹脉冲的特征产生较大波动;10%的深度和周期公差将导致器件没有输出,宽度则容许近20%的加工公差。最后采用微细电火花工艺给出了不锈钢慢波结构的加工实例,并讨论了提高慢波结构加工精度的方法。     

多注耦合腔慢波结构冷测特性研究

对多注耦合腔慢波结构的色散和耦合阻抗特性参数的计算分析方法进行了讨论,特别是边注耦合阻抗的模拟算法.利用准周期边界条件计算了Ku波段五注耦合腔慢波结构色散特性,直接通过定义式得到了-1次谐波纵向电场分布和5个电子注的耦合阻抗曲线.比较了垂直于电子注传播方向截面上x、y坐标轴上电场Ez的分布,以及各电子注耦合阻抗的差别与变化趋势,分析讨论了多注电子耦合阻抗的特点,对实际多注耦合腔行波管设计有一定指导意义.     

支撑杆对螺旋型行波管慢波结构的温度分布影响

应用ANSYS有限元软件对Ku波段螺旋线行波管慢波结构部分进行了热分析研究,通过考虑3种不同的支撑杆材料和形状,以及是否考虑接触热阻情况下的模拟结果的比较,提出了慢波结构部分具有良好热传导能力,以确保在更低的温度下稳定工作的简单优化方案。     

螺旋线行波管的时域粒子模拟研究

基于粒子模拟技术研究了螺旋线行波管的时域非线性理论,慢波结构中的场通过螺旋带模型求解得到,并考虑了夹持杆和屏蔽桶的影响,推导得到了注-波互作用的动理学方程;聚焦磁场可以是直流磁场也可以是周期永磁场;用泊松方程求解得到空间电荷场;注-波互作用方程用MacCormack的差分格式进行计算。给出了时域计算得到的瞬态特性,并与基于一维Christine及三维Christine理论的计算结果进行了比较。