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。     

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。     

矩形螺旋线慢波电路高频特性的数值分析

介绍了用ANSOFT公司提供的HFSS 10.0软件模拟计算色散特性和耦合阻抗的理论方法,并对矩形螺旋线慢波结构的高频特性进行了数值模拟.结果表明:和传统的圆螺旋线结构相比,矩形结构具有更高的耦合阻抗,能有效减小器件体积;在横截面厚度和螺旋角一定的情况下,当矩形螺旋线的宽高比大于4时,相速几乎不变,但是耦合阻抗随着宽度的增加而下降;同时螺旋角的减小可以降低系统的相速,减小工作电压.由于可利用微电子机械系统(MEMS)印制技术制作,具有可与带状电子束作用,提高效率等优点,矩形螺旋线在紧凑型行波管(TWT)领域有广阔的应用前景.     

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.     

应用MAFIA软件改进行波管性能

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。     

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.     

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.     

太赫兹波段光子晶体矩形栅慢波结构的研究

慢波系统是真空电子器件进行注-波互作用激发微波能量的核心,它的性能优劣直接影响了真空电子器件的技术水平,为了解决太赫兹波段所面临的频带窄、互作用效率低等问题,本文将太赫兹波段光子晶体矩形栅慢波结构的耦合阻抗和色散特性,与传统矩形栅慢波结构的相关参数进行了对比,并分析了太赫兹波段光子晶体矩形栅慢波结构的晶格常数、光子晶体柱半径、光子晶体柱与矩形栅之间的距离等结构参数对于"冷参数"的影响。结果表明:具有光子晶体的慢波结构,带宽更宽、色散更弱、耦合阻抗更大;调整结构参数后的数据为光子晶体矩形栅慢波系统的结构设计和参数优化提供了良好的依据。     

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。     

Ka波段金属光子带隙慢波结构的特性分析

本文研究了由金属光子带隙结构以及金属膜片构建的Ka波段慢波结构的色散特性、工作模式的电场及耦合阻抗.结果表明,采用PBG缺陷结构的平均半径作为封闭边界代替PBG慢波结构的开放边界,从而由色散方程快速得到色散特性,数值计算的结果与模拟及实验结果基本一致;进一步研究表明,工作模式的电场以及耦合阻抗主要分布在慢波结构表面附近.     

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。     

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。     

基于电子注嵌入光栅的0.55 THz返波振荡器的结构设计与注波互作用的分析

根据矩形栅慢波结构的色散公式初步确定各结构参数, 并分析了各结构参数的变化对色散曲线的影响, 用CST微波工作室仿真, 计算并对比分析嵌入与未嵌入圆形电子注的高频特性的变化趋势, 得出前者对应的色散曲线和耦合阻抗曲线要大于后者的结论。利用CST粒子工作室进行注波互作用模拟, 权衡起振时间和输出功率关系, 确定整管的仿真长度。研究了电子注嵌入深度、填充比、电流大小对输出功率的影响, 优化结构参数, 最终得到14. 6 W的稳定输出功率, 与Magic计算出的结果相吻合。     

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。     

矩形横截面耦合振动复合变幅杆的设计

本文研究由一部分变截面杆和一部分定截面杆构成的大尺寸矩形横截面复合变幅杆。文章中引进了变幅杆各轴向的等效弹性常数，并推出了具体表达式，利用表观弹性法探讨了大尺寸矩形变幅杆的耦合振动，得出了变幅杆的共振条件，即频率方程。实验表明，与一维理论的计算结果相比，利用耦合振动理论得出的变幅杆的共振频率更加接近于实测值。     

星载螺旋线行波管螺旋线过盈装配技术研究

螺旋线行波管具有宽频带、高效率、高增益的优良特性,在卫星通信及电子对抗中得到了广泛的应用。螺旋线行波管的慢波结构由螺旋线、夹持杆、管壳及周期永磁系统组成。通常,螺旋线通过夹持杆过盈装配在管壳中,在装配时,由于元件加工误差的随机性,若没有准确的理论指导,很可能造成管壳因过量挤压而产生屈曲形变。本文利用ANSYS有限元软件对某星载螺旋线行波管螺旋线-夹持杆-管壳过盈装配技术开展了研究,通过理论分析和模拟计算,给出了该螺旋线行波管在螺旋线-夹持杆-管壳冷挤压装配时的挤压安全范围及成功概率,以指导实际工程操作。此外,又讨论了管壳长度和厚度对安全装配的影响,为相近型号的螺旋线行波管装配操作提供了参考。     

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.     

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。     

高效率双频段Ka/Q毫米波行波管螺旋慢波系统的研究

通过模拟计算,分析了翼片加载深度和角度对色散特性和耦合阻抗的影响;优化高频电路,初步设计了满足Ka/Q双频段螺旋线行波管的慢波结构。为了提高注波互作用电子效率,采用螺距渐变/跳变分布结构,并在输出段的相速增加段增加了一段凹槽。运用三维电磁场软件MTSS仿真行波管注波互作用,经过优化,得到了在Ka(33~36 GHz)频段范围内输出功率大于407 W,电子效率大于22.36%,增益大于48.32 d B,在Q(43.5~46.5 GHz)频段范围内输出功率大于266 W,电子效率大于15.86%,增益大于44.06 d B。     

螺旋线行波管非线性失真分析

非线性失真是空间行波管最重要的性能指标之一.本文研究了双渐变螺旋线慢波结构各个参量,如长度以及螺距对行波管非线性失真的影响,确定了对不同非线性失真影响最大的结构参量,分析了非线性失真产生的根源.根据仿真结果,进一步地对行波管的慢波结构进行了初步优化.结果表明:优化后谐波失真改善0.45dB,AM/PM系数减小ldeg/dB,三阶交调失真降低1.9dB.