0.22 THz折叠波导行波管设计

在一支0.22 THz折叠波导行波管样管的模拟设计和实验研究基础上,对该样管进行了优化设计。对慢波损耗特性、慢波结构的尺寸冗余度进行了研究,对结构加工进行了进一步的考虑,对样管的实验研究进行了详细讨论并论述了新慢波结构的设计。采用HFSS软件结合大信号理论计算进行模拟,结果表明,折叠波导行波管的输出功率不低于100 mW,带宽不低于5 GHz。     

0.345 THz微电真空FWG-TWT的电子光学系统

对于太赫兹微电真空折叠波导行波管(FWG-TWT)放大器,高流通率是试验测试中首先需要达到的技术指标,是器件连续工作时高效束?波互作用的前提。电子光学系统包括电子枪、周期永磁聚焦系统(PPM)和收集极。本文通过对电子枪的高品质束流的产生、PPM对束流的聚焦2个方面研究束流的直流流通率。首先依据Vaughan迭代综合法初步选定电子枪的基本结构尺寸,然后通过粒子跟踪程序及PIC程序对电子枪的结构参数进行仿真优化,初步实现了0.345 THz FWG-TWT放大器所需的束流品质;进行了电子光学系统的电子枪和PPM的一体化数值模拟,研究了电子的直流流通率,最终流通率模拟结果达到100%。     

0.34 THz折叠波导行波管设计及流通管实验

以0.34 THz折叠波导行波管为研究对象,分析了慢波结构的色散特性、耦合阻抗、冷损耗特性和工作模式等,并按优化后折叠波导慢波结构的要求设计电子光学系统,进行流通管实验,得到电子注通过率大于80%的实验结果。最后对输入输出结构进行优化设计,满足中心频率为0.345 THz,带宽大于10 GHz,输出功率大于20 mW的0.34 THz折叠波导行波管设计要求。     

D波段7 W连续波折叠波导行波管的研制

介绍了一种D波段连续波行波管放大器。该行波管采用了高压缩比皮尔斯会聚电子枪、折叠波导慢波结构(FWSWS)、蓝宝石输能盒形窗、周期永磁聚焦系统、集中衰减器以及一级降压收集极,经过装配、焊接、排气、磁场调试等过程,得到了D波段连续波放大器样管,并进行了流通率的调试和信号放大的测试。实验测试结果为：电子电压15.4 kV,电子流通率97%时,连续波输出功率7.3 W,中心频率140.2 GHz,增益24.6 dB,3 dB带宽3 GHz。该放大器连续运行稳定,满足工程化要求。     

改善效率的0.14 THz折叠波导慢波结构设计

在研究0.14 THz折叠波导行波管中,提出一种三段相速跳变的设计,使得电子能够在输出段与行波场发生速度再同步,从而提高了电子工作效率。根据色散公式,找到一种影响相速变化的结构因素。通过优化设计进行大信号程序计算,在电压14.95 kV、工作电流30 mA时,与未采用相速变化的结构相比,140 GHz时功率提高了0.84 W,效率提高了9.13%;在142 GHz时功率提高了0.88 W,效率提高了10.4%;-1 dB带宽由原来的5 GHz提高到7 GHz,扩展了行波管的带宽,提高了电子与波的互作用效率。     

太赫兹FWG-TWT电子光学系统的数值模拟验证

结合实验模型,对0.22 THz折叠波导行波管(FWG-TWT)的电子光学系统进行数值模拟验证。首先对电子枪的工作机制进行细致研究和仿真验证,然后对电子光学系统(包括电子枪和周期永磁聚焦结构两部分)进行一体化建模,结合实际,合理设置仿真模型的工作参数及边界条件等。分析影响电子注流通率的关键因素,调整结构参数和束流参数,提高电子注的直流流通率。