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。     

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。     

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.     

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.     

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。     

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。     

热解法在氮化硼基底上沉积碳膜衰减器的工艺研究北大核心CSCD

螺旋线行波管是一种应用较为广泛的宽频带、高增益行波功率放大器件。衰减器是提高管子性能稳定性的关键部件之一。它不仅可以吸收在管子输入、输出端及切断端传输介质的变化引起的反射波,抑制反射波和向前波叠加引起的自激振荡;而且,可以减小传输电路在输入、输出端及切断端产生的阻抗不匹配的影响,扩宽行波管有效传播的频带宽度;同时可以避免陶瓷杆的上的电荷积累造成的放电或电弧。文章通过低压真空热解正庚烷,调整加热场热子温度、加热时间、腔室气压、气体流动等因素,制备出了满足螺旋线行波管设计要求的碳膜衰减器。主要阐述和验证了碳膜衰减器制备过程中从选材到制备过程中的工艺要求及各因素对碳膜衰减器阻值的影响,为螺旋线行波管碳膜衰减器的制备提供了实验依据。     

星载行波管高效率、高可靠阴极热子组件研究

阴极热子组件是星载行波管的核心部件,其性能的好坏直接影响到整管的性能和寿命。由于星载行波管工作环境特殊,要求在保证阴极正常工作的前提下,尽可能地降低阴极热子组件的加热功率以提高阴极热子组件可靠性、延长阴极热子组件寿命,同时阴极热子组件必须具有良好的抗振性能。本文利用ANSYS有限元软件对某星载脉冲行波管栅控电子枪阴极热子组件进行了热学和结构动力学性能分析和研究,通过优化阴极热子组件支撑结构和尺寸,降低了它的加热功率,并进行了热学实验验证;同时为了保证其力学可靠性,分析了阴极热子组件在随机振动条件下的力学性能。研究结果表明,新阴极热子组件结构加热功率由10.50 W降低至8.21 W,轴向尺寸缩短了45.4%,满足某星载行波管小型化的需求,结构同时符合抗机械振动性能的要求。     

某行波管输能窗结构动力学特性与随机振动试验

行波管工作在非常恶劣的环境下,对结构可靠性具有很高的要求.本文探讨了国内外学者及科研机构对行波管结构动力学特性分析的研究方法和研究情况,利用有限元模仿真分析和随机振动试验相结合的方法,进行了某行波管输能窗两种结构的力学机理分析、动力学特性分析和随机振动试验.结果表明,有限元仿真分析的结论与随机振动试验的结果是吻合的.     

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。     

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。     

一种接地板开槽的小型化蝶形天线设计

本文设计了一个新型小型化蝶形微带天线,该天线采用微带馈线,通过优化辐射贴片和在接地板开槽的方法,减小了天线尺寸,最终所实现的天线尺寸为32mm×32mm,与传统蝶形天线相比尺寸减小23%.测量结果表明:天线S11-10dB的阻抗带宽能达到120 MHz(2.49GHz~2.61GHz).同时,天线最大增益为2.5dBi,可以应用于无线传输领域.     

基于SIR的同轴腔体带通滤波器设计

基于阶跃阻抗谐振器SIR(stepped impedance resonators)的基本原理,采用λg/4型SIR作为基本谐振单元,设计了一款小型化同轴腔体带通滤波器.仿真结果显示,相比实际长度λg/4该滤波器尺寸压缩了56.7%,通带内回波损耗小于-17.5 dB,插入损耗小于0.1 dB,带外抑制度达到了-38.8 dB,满足了现代通信系统对滤波器小型化、低插入损耗、高选择性的要求,能够广泛应用于现代移动通信系统.     

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。     

折叠波导几何尺寸自动测量方法及误差分析

根据W波段行波管的设计要求,考虑加工设备的固有精度,编写测量程序,实现了折叠波导多周期微结构的自动精密测量。实际应用时,利用视频影像测量显微镜、工具显微镜、激光共聚焦显微镜和高度计完成了W波段行波管折叠波导慢波结构关键几何尺寸的全自动和半自动测量,分析了测量误差的来源,提出了最大限度减小误差的方法,各个尺寸的测量精度全部控制在1.5μm以内,测量时间从原来的3 h缩短到了1 h以内,显著提高了工作效率,为折叠波导行波管的批量生产节约了时间和人力成本。     

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.     

大功率同轴与波导窗的结构与设计原理综述

大功率微波输能窗是微波电子管、电子直线加速器、正负电子对撞机、等离子体加热等装置的关键部件之一,其性能直接影响到器件的工作带宽、功率容量、寿命和可靠性等性能,甚至研制的成败。本文总结了几种大功率同轴窗和波导窗的结构和设计方法,并对大功率微波输能窗设计过程中存在的主要问题与发展趋势进行了分析,希望对各种应用场合下微波输能窗的选择和设计起到一定的引导作用。     

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。     

改进2.5维多频大信号互作用程序模拟螺旋线行波管非线性交调互调特性

改进稳态行波管场论大信号互作用模型,将工作频率考虑为最小公因子基波的整数倍,采用频域等效粒子模拟算法,求解离散化亥姆霍兹方程获得空间电荷场数值解,建立半解析半粒子的2.5维行波管多频互作用模型,模拟多频工作时行波管中信号间的交调和互调的非线性特性,计算结果与L波段螺旋线行波管的互调、三阶和五阶交调试验比较具有较好的一致性。