一种新型滤波器加载同轴复合腔输出回路

该文介绍了一种适用于 S 波段宽带多注速调管的新型滤波器加载同轴复合腔输出回路.根据耦合谐振腔理论对该输出结构进行了理论分析并给出其等效电路;采用3维电磁场仿真软件CST-MWS进行计算模拟,研究了输出腔间隙的场分布均匀性及输出回路间隙阻抗的频率特性.研究结果表明,采用该滤波器加载同轴复合腔输出回路不仅可以极大地降低多注速调管总体对高阴极发射电流密度的要求,而且在保证多注速调管128 MHz/dB带宽的同时输出腔间隙处的轴向电场有较好的均匀性.     

X波段同轴腔多注速调管的研究

开展了具有同轴谐振腔互作用电路和双模工作杆控电子枪的X波段同轴腔双模多注速调管的研究工作.结合数值计算和冷测实验,对工作于TM₃₁₀高次模的同轴谐振腔模式分布和特性参数进行研究,获得了可满足多注速调管要求的谐振腔特性阻抗和良好的模式稳定性.采用具有双控制极的新型杆控多注电子枪及电子光学系统,可使多注速调管具有双模的新工作特性,通过数值模拟获得了优化的几何参数和具有良好层流性和波动性的空心多电子注.对采用6个电子注和5个谐振腔的X波段多注速调管进行了注波互作用大信号计算,结果表明当电子注电压为21.5kV,脉冲电流为14.4A时,可在30MHz频带范围内获得的100kW左右的脉冲输出功率,互作用效率大于30%,增益大于36dB.     

X波段同轴腔多注速调管的研究

开展了具有同轴谐振腔互作用电路和双模工作杆控电子枪的X波段同轴腔双模多注速调管的研究工作．结合数值计算和冷测实验，对工作于TM310高次模的同轴谐振腔模式分布和特性参数进行研究，获得了可满足多注速调管要求的谐振腔特性阻抗和良好的模式稳定性．采用具有双控制极的新型杆控多注电子枪及电子光学系统，可使多注速调管具有双模的新工作特性，通过数值模拟获得了优化的几何参数和具有良好层流性和波动性的空心多电子注．对采用6个电子注和5个谐振腔的X波段多注速调管进行了注波互作用大信号计算，结果表明当电子注电压为21．5kV，脉冲电流为14．4A时，可在30MHz频带范围内获得的100kW左右的脉冲输出功率，互作用效率大于30％，增益大于36dB．     

高次模多注速调管的矩形双间隙输出腔的研究

研究一种工作在TM1202高次模的速调管矩形双间隙输出腔模型。运用Mafia三维电磁场计算软件对模型进行计算机模拟,得出TM1202工作模式的频率、特性阻抗和场分布。加工了TM1202高次模多注速调管双间隙输出腔模型并进行冷测试验,测试结果与计算相符,并对计算和测试结果进行了分析。对该模型的研究为进一步研制工作在TM1202高次模多注速调管的高频输出系统提供了理论依据。     

矩形π-TM310 双间隙腔加载同轴滤波器型宽带输出电路研究

本文提出了矩形π-TM310 双间隙腔加载同轴滤波器型宽带输出电路,并对其可行性进行了论证,对高次模双间隙腔中非工作模式的干扰程度和同轴线输出电路的功率容限等重要问题做了定量分析。我们通过调整矩形双间隙腔的长宽比例并采用凹入结构,明显扩大了π-TM310模与相邻非工作模的频率间隔,有效抑制了非工作模式的干扰;又采用了非常规的电子注孔布局,使各个电子注孔的特性阻抗更均匀,而且在加载同轴滤波器之后仍然很均匀。研究结果表明,经过优化设计的矩形π-TM310 双间隙腔加载同轴滤波器型输出电路具有很宽的输出频带,在X波段相对带宽达到14%左右。但由于π模双间隙腔与同轴线的耦合口较小,而且该处还有短路销钉,导致其输出功率容限较低,约为几百kW。因此,该类输出电路比较适合于X波段或更高频段的中功率宽带多注速调管。     

高次模多注速调管同轴输出腔性能改进的研究

该文针对工作在TM310模的多注速调管同轴输出腔中工作模式的场分布均匀性、外观品质因数及其与邻近模式的频率间隔等问题进行了研究,提出了一种带有短路杆和金属环的多注速调管同轴输出腔结构。分析发现,适当设置短路杆和金属环不仅可以使外观品质因数降低,还可以改善工作模式的场分布;而且设置金属环还可以增大TM310模和邻近模式的频率间隔以实现抑制杂模。利用仿真软件对X波段的同轴输出腔进行了模拟计算,计算结果与理论分析一致。在此基础上加工了冷测模型,测试结果表明TM310模与邻近模式的频率间隔均达到了1.2 GHz以上,外观品质因数从507.4降至193.5,工作模式的场分布也变得均匀。     

π-TM_(610)模同轴双间隙腔耦合同轴线输出电路

该文提出一种适合于X波段多注速调管的π-TM₆₁₀模双间隙同轴腔的同轴线输出电路,并详细分析了其带宽和输出功率容限等重要性能,结果表明：π-TM₆₁₀模双间隙同轴腔耦合同轴线之后,输出腔中各个电子注孔的特性阻抗仍然很均匀;但由于输出腔外观品质因数太大而且无法使其降低,导致输出频带较窄;输出功率容限则为1MW左右。因此它比较适合作为高射频段的高功率窄带多注速调管的输出电路。     

TM310模的同轴谐振腔与波导孔耦合及场分布研究

该文研究了采用TM310高阶模同轴谐振腔与波导孔耦合构成的多注速调管输出回路。从理论上阐述了调节该输出腔的外观品质因数的原理和方法,并利用三维电磁场软件CST进行了模拟验证,得到TM310模场分布均匀的,具有较低外观品质因数的同轴输出腔。     

X波段多注速调管双间隙输出腔设计和模拟

大功率速调管中输出腔影响着整管的效率和峰值功率。为了提高效率和峰值功率,本文对工作在X波段的同轴多注速调管双间隙输出腔结构进行研究,通过理论结合仿真优化,得出合适的双间隙输出腔结构。最后与单间隙结构进行对比,证实双间隙输出腔可以提高输出腔的特性阻抗,降低间隙电场,展宽输出带宽。     

双间隙输出腔速调管的注波互作用程序分析

双间隙耦合腔作为展宽频带、提高效率、提高峰值功率和平均功率的有效手段已广泛用于多注速调管和大功率速调管中,但是目前对速调管双间隙输出腔的理论研究多为利用现有的模拟软件来进行仿真计算,所需时间很长,为了研究大功率速调管特别是在双间隙输出段中的注波互作用过程,作者利用一维单周期时间积分模型开发了一个快速分析程序。利用这一模型计算的电子群聚图形结果与MAGIC模拟所得结果很接近。由于本文所编写程序的耗时很短,因此可以对影响注波互作用的参量进行快速分析。     

矩形π-TM310模双间隙腔加载同轴滤波器型宽带输出电路的实验研究

本文详细介绍了矩形π-TM310模双间隙腔同轴滤波器型输出电路的实验研究过程,以及针对一些关键技术难点所采取的改进措施.测试数据显示,矩形π-TM310模双间隙腔与输出同轴线的耦合强度适中,其外观品质因数30左右,在加载同轴线之后各个电子注孔特性阻抗的均匀度仍然较好;矩形π-TM310模双间隙腔同轴滤波器型输出电路的输...     

L波段多注速调管同轴线滤波器宽带输出回路的研究和设计

该文设计了一个相对工作带宽超过14％、可用于L波段多注速调管的宽带输出回路四耦合槽模强耦合双间隙腔加载同轴线滤波器,并对其进行详细地分析和计算。研究结果表明,在较低频率波段宽带速调管中,采用同轴线滤波器的宽带输出回路是完全可行的,并且具有更大的输出带宽潜力和较小的体积,特别有利于整管的小型化。     

Design and analysis of a coaxial coupler for a 35-GHz gyroklystronamplifier

A single rectangular TE₁₀ feed four-slot coaxial coupler is designed and built for excitation of a TE₀₁₁ cylindrical cavity mode for use in high-power millimeter-wavelength gyroklystron amplifiers. A high degree of mode purity is obtained and matching of the cavity to the input line is studied. A model based on the mode-matching technique and dipole radiators has been formulated to predict operation of this coupler. The resulting numerical code is capable of finding resonant frequency and cavity bandwidth in a small fraction of the time taken by more general finite-difference/finite-element design tools. The model can be extended to self-consistently include an electron beam, and the model is compared to a coupler design based on Hewlett-Packard's High-Frequency Structure Simulator code. The coupler has been successfully used in a high-power gyroklystron-amplifier experiment     

速调管输出腔高阶TM模式间隙阻抗的模拟计算

该文由功率-电压法和LC等效电路法的概念出发,利用电磁场软件ISFEL3D的后处理文件PAC3D中逐点提取的电磁场强度及其积分值,计算了同轴腔高阶TM310模式与矩形波导基模耦合时,腔内漂移管中心的间隙阻抗,两种方法给出相同的计算结果。对于相同的模式,采用编程计算的结构参数模型可以得到较大的间隙阻抗实部。     

A Single-Ridged Coaxial Hybrid TE011 Coupler with High Mode Purity

We design a single-ridged coaxial hybrid coupler which excites a TE₀₁₁ mode of high mode content in a cylindrical cavity, resonating at 28.2GHz. The coupler consists of a WR-28 rectangular waveguide, a coaxial TE_n11 cavity, and a cylindrical TE₀₁₁ cavity. Both TE₃₁₁ coaxial cavity and TE₄₁₁ single-ridged coaxial cavity are analyzed to examine the TE₀₁₁ mode purity in the central cavity. Mode purity analysis is performed by a field expansion method using Fourier-Bessel orthonormal basis functions. Numerical calculations predict that the TE₄₁₁ single-ridged coaxial cavity excites the TE₀₁₁ mode with mode purity of 98.6%, which is improved by 3% higher compared with the TE₃₁₁ coaxial cavity. Measurements on the single-ridged coaxial coupler show a resonant frequency at 28.078GHz and ohmic and external Qs of 1560, 473 respectively, which are in good agreement with the simulated results of a 3-D finite element electromagnetic code.     

采用新型馈电结构的双频宽带导航天线设计

基于新馈电结构,设计了一款覆盖全球四大卫星导航系统的双频宽带贴片天线。采用了一种四分八馈电线路,以8个同轴馈电探针两两相连的方式将两路天线馈电信号合为一路,有效简化了馈电网络的复杂性,同时保证了天线辐射的增益、带宽和轴比性能。该双频辐射贴片单元采用正八边形层叠式结构设计,并在每个天线单元边缘对称添加两组矩形调谐单元,有效增加了天线辐射的波束带宽。该双频天线单元在高频1.482~1.617 GHz（波束带宽155 MHz）和低频1.191~1.252 GHz(波束带宽61 MHz）频段范围内,都能保证良好的辐射增益;高低频的3 dB轴比带宽为-130°~130°,具备良好的圆极化性能。经实物样机对比测试分析,实测结果与仿真结果基本吻合。     

双间隙输出腔中形成单腔管振荡的可能性分析

 本文采用解析方法推导了2π模双间隙输出腔中电子注的小信号导纳公式,并根据双间隙输出腔形成单腔管振荡的条件,得到了单腔管振荡的起振电流计算公式.利用三维仿真方法定量计算了加载矩形波导的2π模双间隙输出腔的线路导纳,并以此确定2π模双间隙输出腔形成"单腔管振荡"的起振电流和振荡频率.计算结果表明:在电子注加速电压一定的情况下,电子注电流增大到一定程度,双间隙输出腔将会形成危害性较大的单腔管振荡;而且双间隙输出腔的单腔管振荡频率与电子注加速电压和电子注电流存在复杂的关系.与此同时,我们采用MAGIC粒子模拟程序进一步验证了双间隙输出腔中产生单腔管振荡的可能性问题,并得出其起振电流值,这一粒子模拟结果与解析计算结论基本相吻合.这些关于双间隙输出腔中有害的单腔管振荡形成过程和规律的研究结论,对于改善速调管双间隙腔输出电路的稳定性将具有重要意义.     

矩形波导加载双间隙输出腔的粒子模拟

利用三维PIC软件,建立与速调管双间隙输出腔外接矩形波导耦合装置几何尺寸完全一致的计算模型,对S波段矩形波导输出腔加载做了设计和优化,在工作电压80 kV,束流45 A,工作中心频率为2.9GHz条件下,得到了1.45 MW的输出功率,3 dB带宽达到了12％,经过实验证明,理论仿真计算与实测结果是吻合的.     

Development of Fixed Frequency Beam Steering Wide Band Leaky Wave Cavity Antenna

A complete design of substrate integrated leaky wave cavity antenna for fixed frequency beam steering is presented. The antenna consists of a small rectangular metallic tapered cavity fed by hook-shaped element and covered by the substrate. The steering of the beam in the desired direction is achieved by controlling the taper of the cavity. The beam is scanned at fixed frequency by changing position of the microstrip lines on the substrate. The substrate placed on the cavity resolves the problem of input impedance mismatch. The pertinent features of the antenna are compactness, broadband, and fixed-frequency beam steering capability.