W波段回旋速调管输入耦合器的优化设计

该文对应用于W波段TE01模回旋速调管的输入耦合器进行了理论分析,初步得到了输入耦合器的结构尺寸,利用3维电磁模拟软件CST,HFSS与FEKO对其进行了仿真与优化。研究了耦合孔长、宽和圆柱腔半径对耦合器谐振频率及Q值的影响,并对耦合器内腔工作模式的纯度进行了计算。结果表明,在W波段该耦合器能够激励起TE01模,谐振频率为93.55 GHz,外观品质因数为145,耦合器内腔工作模式纯度达到99%,满足设计要求。     

平面金属光子晶体波导宽度对导行模的影响

本文用频域有限差分法计算平面正方排列金属光子晶体的TM 模全域带隙图,结果表明当填充比大于0.11 是一 值时会出现多个禁带,适当的引入线缺陷可分别在这些带隙中引入缺陷模,形成光子晶体波导,光子晶体波导支持的电 磁波模式和通道宽度有着密切的关系,通过调节缺陷宽度可以实现单模传输并使单模传输带宽最大化。     

激光引信目标近场散射特性理论研究

根据激光引信发射波束空间分布的测试数据 ,提出发射光束空间分布的理论模型 .利用粗糙面散射理论 ,导出四象限周视探测的激光引信收发系统接收功率的理论公式 ,并给出复杂目标散射的接收功率计算的算法步骤 .在此基础上计算了平板目标的接收功率     

兆瓦级回旋管单级降压收集极横向磁扫描系统的仿真

对170 GHz兆瓦级回旋管单级降压收集极横向磁扫描系统进行了仿真.采用单级降压收集极一方面回收了废电子注的部分活跃能量同时提升总输出效率超过55%.横向磁扫描系统的引入扩展了废电子注轨迹长度至1100 mm,使收集极表面热耗散保持在技术允许范围内.此外仿真得到了扫描信号的调制深度以及横向线圈数的最优结果 38. 9%和6,以及可接受的最大平均功率值117. 1 W/cm~2.为了确保在实际工作中的安全性和可行性,设计了轴向开槽的收集极冷却系统,利用软件ANSYS开展了收集极的热和流体分析.得到收集极内外表面的最高温度各自为156. 09℃和140. 35℃.进水口和出水口的水温范围分别为20～26. 68℃和38. 01～58. 56℃.     

太赫兹二次谐波回旋振荡器时域多模分析

推导了时域多模公式并结合频域单模理论对394 GHz二次谐波回旋管进行了模式激励及模式互作用分析.当工作电压为15 kV,工作磁场为7.185 T,工作电流为0.25 A时,在频域单模稳态计算中TE_(261-)~2不能起振,工作模式TE_(261+)~2达到稳定振荡;时域多模仿真结果显示TE_(261+)~2和TE_(261-)~2均能在393.87 GH稳定振荡,TE_(261+)~2在最终振荡中占主导地位,其输出功率和效率分别为136.8 W、3.6%,两者获得的工作模式的输出特性完全吻合.     

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％.     

W波段四腔回旋速调管放大器

介绍了W波段四腔回旋速调管放大器的设计.放大器工作在基膜TE01圆电模式,电子束工作电压70 kV,工作电流6A,设计的双阳极磁控式注入电子枪,电子束纵横速度比1.5,速度零散小于4％.采用粒子模拟方法分析了各种参数对器件性能的影响.模拟结果显示,设计的放大器在电子束速度零散4％的情况下,增益35 dB,带宽800 MHz,输出功率100 kW,效率为23.8％.     

周期损耗介质加载波导与均匀圆波导间的模式映射

损耗介质环与金属环间隔加载的周期损耗介质波导能够有效地控制各种模式的衰减特性,这对于抑制毫米波回旋行波管放大器的绝对不稳定性和提高其性能具有重要作用.针对应用于Ka波段、TE01模的回旋行波管放大器的周期损耗介质加载圆波导,系统地分析了该周期系统与均匀系统间的模式映射关系.研究表明,当介质层厚度一定时,均匀介质加载波导中的高阶模式可以映射为光滑波导中的低阶模式,且相互映射的模式在中空区域的场型一致.周期系统中的模式表现出复合模式的分布.在一个周期中,介质段和金属段的模式分别映射为均匀介质波导和金属波导中的模式.明确周期介质加载波导系统与均匀波导系统间的模式映射关系是分析发生在这种复杂的互作用回路中的回旋电子脉塞注波互作用的前提,对简化其物理模型具有指导作用.     

具有高稳定性的超高增益回旋行波管放大器

该文结合线性理论和自洽非线性理论对Ka波段TE11模超高增益回旋行波管放大器的稳定性进行了研究。 研究揭示了回旋行波管中前向波绝对不稳定性和返向波振荡之间的区别,以及分布损耗技术对这两种自激振荡的抑制作用,并首次提出通过渐变磁场技术来提高系统的稳定性。基于该分析方法设计的Ka波段超高增益回旋行波管,采用电压100 kV,电流7 A,速度零散5％的电子注,获得了-1 dB的饱和功率带宽约5 GHz,最高增益约80 dB。