衰减器位置对宽带螺旋线行波管功率凹陷的影响

宽带螺旋线行波管的输出功率往往会在某个频率点附近形成所谓的功率凹陷,功率凹陷的存在严重影响了行波管的性能。理论分析表明,行波管衰减器的位置对功率凹陷的改善有一定的影响。本文通过改变衰减器的位置,利用大信号软件模拟仿真,了解衰减器位置变化对螺旋线行波管的影响,提高凹陷点的功率以达到改善行波管输出性能的目的。     

大功率行波管块状支撑螺旋线的研究

本文叙述了继续提高大功率宽带行波管工艺水平工作的一部分。螺旋线行波管超过其它类型管子的独特优点是频带更宽。然而,一般螺旋线行波管的有些管子特性却受到限制,例如:效率、输出功率,维持功率容量等。     

螺旋线行波管中螺距跳变幅度对输出功率的影响

通过对具有动态速度渐变（咖特性的注波互作用机理和谐波抑制技术的讨论得出了合理螺旋线的参量够提高螺旋线行波管频带内输出功率的初步结论。通过数值计算对螺距跳变幅度对输出功率影响进行了重点研究,进一步印证了初步结论。并得出了恰当的螺距跳变幅度可抑制二次谐波。增强基波,提高频带内输出功率的重要结论。所得结论为螺旋线慢波系统的设计工作的进一步开展指明了一个方向。     

S波段大功率螺旋线脉冲行波管慢波结构研究

S波段大功率脉冲行波管是雷达系统的核心器件,起到微波放大的作用。本文设计了一种螺旋线慢波结构,可以将频带拓展到700 MHz,通过采用螺旋线螺距和内径双渐变技术,不仅提高了电子互作用效率,而且抑制了返波振荡。利用MTSS软件优化仿真计算,电子互作用效率达到了32%以上,输出功率达17 kW,增益在33.5 dB以上。最终测试样管在10%工作比的情况下,脉冲输出功率达到15 kW以上,电子效率达到30%以上,实现1.5 kW平均输出功率,提高了现有S波段脉冲行波管的功率量级。     

钮销支撑螺旋线慢波结构色散特性及二次谐波抑制研究

寻求频带更宽、输出功率更大、体积更小的螺旋线行波管一直是研制工作的目标,二次谐波是影响宽带行波管工作的重要因素,本文对不同形式介质加载的螺旋线慢波结构进行了模拟,并对其中色散曲线最为平坦的钮销慢波结构进行了一维大信号模拟,证明改变螺距或夹持介质形状可有效展宽带宽、降低二次谐波功率。     

V波段空间行波管研制

本文介绍了国内外V波段空间行波管研究进展,给出了作者在V波段空间行波管设计和性能测试结果.V波段空间行波管电子枪采用传统皮尔斯型电子枪,高频采用螺旋线结构,为了提高行波管效率,采用四降压收集极.测试结果表明在工作频带内V波段空间行波管连续波饱和输出功率超过20 W,总效率超过21.8％,行波管动态流通率超过98％,在整个工作频带内行波管饱和增益超过了43 dB.     

空间行波管慢波结构及注波互作用模拟设计

设计了Ka波段螺旋线行波管的慢波结构,分析其色散特性曲线和耦合阻抗,对高频系统进行了优化;利用PIC粒子模拟得到在工作频带内饱和输出功率＞73.5 W,增益畸变＜2%,并对试制样管进行了试验,测得在工作频带内输出功率＞45 W,电子效率＞12.5%,采用4级降压收集极后总效率大于40%,最后对模拟结果和实测结果的差异原因进行了简单分析。     

非线性慢波电路中跳变幅度对饱和输出功率的影响

本文以罗埃大信号理论为基础，对提高小型化行波管效率的动态速度渐变技术和二次谐波的抑制问题进行了模拟计算分析。重点研究了非线性双跳变电路中跳变幅度的变化对饱和输出功率的影响。获得了实现动态速度渐变的最佳双跳变电路变化幅度。证明了在最佳跳变幅度，基波分量得到加强，二次谐波受到抑制，饱和功率在全频带范围（６～１８ＧＨｚ）内具有均衡输出。     

非线性慢波电路中跳变幅度对饱和输出功率的影响

本文以罗埃大信号理论为基础，对提高小型化行波管效率的动态速度渐变技术和二次谐波的抑制问题进行了模拟计算分析。重点研究了非线性双跳变电路中跳变幅度的变化对饱和输出功率的影响，获得了实现动态速度渐变的最佳双跳变电路变化幅度。证明了在最佳跳变幅度，基波分量得到加强，二次谐波受到抑制，饱和功率在全频带范围（6－18GHz)内具有均衡输出。     

W波段宽带螺旋线行波管设计

提出了W波段螺旋线宽带行波管(TWT)设计方案,论述了高频系统、电子光学系统以及输能系统的计算与模拟。结果表明在80 GHz~100 GHz的范围内,能够得到大于15 W的输出功率,为开展W波段低电压螺旋线行波管的研制工作提供了依据。     

双渐变技术减小 AM-PM转换系数的初步研究

行波管欠压工作能减小AM-PM转换系数。因此在行波管中加入一段工作于该状态的慢波线应能改善AM-PM转换特性。由此引出了所谓双渐变技术。 本文对该技术作了初步分析,实际制管证明了该技术不仅能提高电子效率,而且能改善AM-PM转换特性。并且还具有多电平工作、降压效果好等优点。本文还总结了一套小信号设计方法。     

Design of a tapered helix for suppressing backward wave oscillations in MMW TWT’s

Backward wave oscillations are easy occurred in high power helix millimeter wave traveling wave tubes (MMW TWT’s), owing to larger ka value and higher operating voltage. The start current of backward wave is calculated for helix TWT in Ka band. It is shown that start current will increase by used a tapered helix. Backward wave oscillations can be suppressed in tube. The design method of the tapered helix is given in this paper.     

Efficiency Enhancement Of Helix Traveling Wave Tube Based On εMulti-Objective Evolutionary Algorithm

A two-dimensional non-linear helix traveling wave tube (TWT) theory in frequency-domain is described in this article and the theory is integrated with ε Multi-Objective Evolutionary Algorithm(MOEA). The efficiency optimization of a helix TWT with phase taper has been done. The optimization results was verified by a three dimensional nonlinear model. The results show the feasibility and reliability of the optimization algorithm and the two-dimensional nonlinear theory. The integrated program can provide calculable parameters for the design of helix TWT. It can also accelerate development process and reduce test costs.     

Ka波段连续波500W螺旋线行波管研究

Ka波段螺旋线大功率行波管在大容量的通信系统中具有重要作用,本文介绍了目前大功率连续波螺旋线行波管的现状,对相关技术进行了分析。通过对高频结构的互作用分析、热分析、多级降压收集极等分析,设计了一个Ka波段连续波500 W行波管的螺旋线互作用结构,计算机模拟结果表明可以满足设计要求。     

Traveling-wave tube amplifier performance evaluation and design optimization for applications in digital communications with multilevel modulations

In this paper, we demonstrate the use of a power margin as a figure-of-merit for evaluating the performance and optimizing the design of traveling-wave tube amplifiers (TWTAs) used in digital communication applications with multilevel modulations. The power margin is a system-level measure that balances both device efficiency and nonlinear distortion and provides a more direct prediction of the system-level performance of power amplifiers than device-level measures such as device efficiency or error-vector-magnitude. We calculate the power margin for M quadrature amplitude modulation for an existing TWTA to demonstrate the setting of an optimal amplifier operating drive level according to the criterion of the maximum power margin. The power margin can also be used to compare the performance of different traveling-wave tube (TWT) configurations. We compare the calculated power-margin performance for helix TWT circuits optimized with different optimization goal functions using the helix TWT design code CHRISTINE. The goal functions used in the optimization of the TWT circuits include AM/PM optimization, complex gain optimization, efficiency optimization, and a new digital goal function optimization. The digital goal function is shown to provide an enhanced power margin compared to the other three goal functions and demonstrates the potential of TWT device design optimization from a system perspective.     

遗传算法在螺旋线行波管优化中的应用

遗传算法是一种可以对包含多个连续变量的目标函数进行全局优化的算法。本文在一维频域理论互作用程序的基础上,采用遗传算法对螺旋线行波管的慢波结构进行了全局优化设计,提高了行波管的互作用效率。在单频点优化过程中,螺旋线分成三段的情况下,利用遗传算法优化了输出功率最大的最佳螺旋线长度,然后利用遗传算法对多段螺旋线问题进行了优化。为了满足带宽的要求,本文又利用高低端优化的方法对螺旋线行波管进行了带宽优化,得出了一组高效的满足带宽条件的螺旋线行波管慢波结构的制管参数。     

螺旋线行波管注-波互作用三维粒子模拟

结合时域有限差分方法和粒子模拟方法,开发了螺旋线行波管的三维注-波互作用粒子模拟程序。从最基本的电磁场运动规律和力学规律出发,利用高速计算机直接求解完整的麦克斯韦方程组和洛伦兹方程,完成了对C 波段螺旋线行波管的注-波互作用的模拟计算,得到了电子的相位和空间分布以及管子的功率、增益等电性能参量,验证了程序的正确性,为后期优化和设计奠定了基础。     

大功率毫米波行波管发展现状

毫米波行波管是一种具有重要发展前景的毫米波源,本文简要介绍了耦合腔行波管和螺旋线行波管的工作特点,以及国际上毫米波行波管的发展现状和趋势,指出了发展中遇到的一些关键问题。     

倍频程螺旋线行波管2.5维大信号分析和设计

本文利用2.5维大信号分析程序和辅助分析程序,对一只7-18GHz带宽,2-2.5kW脉冲输出功率的螺旋线行波管进行计算机模拟,电子注感应电流基波分量在螺旋线慢波系统高频场中的相位分析和最佳工作点分析。在此基础上,探讨了色散曲线布局,衰减器配置,切断位置,再同步设计等倍频程螺旋线行波管的设计方法。