休斯公司的行波管(三)

用于电子对抗的脉冲行波管休斯公司以宽带的千瓦级螺旋线行波管提供许多反电子措施系统使用。在所有重要的频段上,休斯公司都有行波管产品。它的千瓦级脉冲行波管覆盖18千兆赫以下的频率。图1示出典型的倍频程、脉冲运用螺旋线行波管的高频参数,这些管子已应用于通常的反电子措施系统中。这些行波管采用牢固的金属—陶瓷结构,适用于机载或弹载系统。此外,它们还采用了阴影栅电子枪、周期永磁聚焦,能量耦合器采用同轴接头。     

一种行波管螺旋线与陶瓷夹持杆的焊接工艺

普通的螺旋线行波管采用简单的变形夹持或膨胀夹持的方法,把钨或钼螺旋线及介质夹持杆压入管壳内。当螺旋线耗散功率不高时,这种连接方法是十分有效的。而当管子的平均输出功率为几百瓦时,变形或膨胀夹持的方法就不能适用了。有人曾作过这样试验,采用变形或膨胀夹持工艺的普通螺旋线行波管,平均功率极限在6千兆赫时为一千瓦;15千兆赫时仅300瓦。     

平面型慢波结构色散特性和耦合阻抗的测量

Ⅰ、引言慢波结构是行波管和返波管不可缺少的部件。管子功率的高低、频带的宽窄均与慢波结构有密切的关系。例如早期的小功率行波管多采用螺旋线慢波结构,但随着功率的不断提高,螺旋线的热耗散能力已显得不够,因此,一般中功率行波管多采用环杆结构。到更高功率电平,环杆结构也不能满足要求了,而必须采用耦合腔链式的慢波结构。所有这些慢波结构都     

用回路冷却法降低行波管的噪声

这是一篇关于行波管的专利,着重叙述了用冶却法降低噪声的问题。以前曾介绍过行波管使用的各种形式的冷却装置,其冷却作用是通过各种方法来实现的。如,给某些管子装置一个冷却套,通过这个充有冷却液的冷却套进行冷却,也有采用空心管组成的螺旋线管,在螺旋线内通以冷却液进行冷却。在另一些管子中,还用冷却液流过     

行波管发射机接口

前言在复杂的军用微波系统中,广泛使用现代行波管。随着对更高工作频率和更大输出功率而且更为轻小的需求不断增长,行波管成了一种特高能量的密封装置。诸如更高的电压、阴影栅控制、多级收集极降压等因素已使电源的设计更为复杂,管子也更易出故障。为获得更大的输出功率,特别在较高的频率下,要求用高密度的电子束;而高密度电子束一旦发生瞬时散焦,就能轻而易举地熔化管体内的某些区域,并能烧坏管子。本文论讨电子战系统或导弹发射机用的典型行波管。图1画出了这种行波管的简图。电子枪由一个间接加热的储备式阴极和由阴影栅控制的电子束组成。慢波电路是一根由支杆支撑的螺旋线,电子束穿过螺旋线     

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。     

螺旋线行波管速度再同步的理论和计算(三)

本文用螺旋线行波管通用大信号计算程序分析研究了Rowe与Sauseng两类提高效率的方法,找出了他们的共同之点。同时从理论上研究了单级相速跳变行波管的电子效率与跳变量的关系,并求出了最佳跳变段长度。结果得到了实验的证实,为具体管子的设计提供了理论依据。     

带结合式无截获控制栅的收敛电子枪

本文描述结合式栅极电子枪研制的最近进展。已研制出这种电子枪,并在双模螺旋线行波管中作了测试。与用在这类管子中的常规无截获栅控枪相比,这种电子枪的光学性能是优良的。     

螺旋线行波管三维CAD技术进展

介绍了螺旋线行波管三维CAD技术的国际国内研究现状；对目前主流的部分螺旋线行波管三维CAD软件(MICHELLE、COCA、CTLSS、CHRISTINE等)进行了简单介绍。展望了螺旋线行波管CAD技术的发展前景，对我国如何自主开发螺旋线行波管三维CAD软件提出了一些建议。     

利用速度再同步提高行波管效率

本文陈述在大信号电平下调制电子注与行波管线路波再同步的方法。应用这类方法,特别当应用慢波线路的速度渐变和电压跳变技术时,有可能使各类行波管的效率达到50％到60％,这些方法的设计是比较严格的,要求大信号计算机分析。已在X和C波段5～10千瓦功率的线包聚焦耦合腔管子以及S波段30瓦功率电平、适用于空间通讯的螺旋线行波管中应用。     

行波管内的反射和增益波动

当行波管内有电子注时,就会在管子的输出端、输入端及衰减器处分别引起冷态时所不出现的附加的内部反射。我们称它为“电子反射”,这些反射增加了增益波动。测量电子反射是困难的,所以只能进行计算。本文以皮尔斯行波管参量为函数,推导了电子反射方程式,其结论是电子反射往往要超过实际测得的冷反射值。在具有反向基波耦合腔结构行波管中的电子反射几乎比螺旋线行波管中的电子反射大一个数量级。     

螺旋线行波管谐振损耗

本文叙述一种抑制大功率周期永磁聚焦螺旋线行波管返波振荡的方案。这个方案是在每个螺旋线支持杆上各螺圈之间沉积有损的谐振曲折线。改变曲折线的长度,就能使它谐振于螺旋线线路π模频率上。这样,“谐振器就在π模频率附近提供了损耗,从而制止了返波互作用。试验结果表明:采用这种谐振损耗方案的管子,其返波起振电流至少增加四倍。     

基于MAFIA软件的螺旋线慢波结构冷特性仿真

利用MAFIA软件所提供的准周期边界条件,对两种不同夹持结构的螺旋线行波管一个周期结构的色散和耦合阻抗特性进行了仿真,并与国内开发的螺旋线行波管计算软件包的计算结果进行了比较,为今后进一步优化螺旋线行波管的慢波结构打下基础.     

空间行波管的高效率冷却设计方法

用于高功率空间型行波管的热管,提供了一种把热量从其高度集中的区域散走的有效手段。在收集极和输出电路区域产生的热,通过与底板连成一体的纵向热管和横向热管,被分散到整个管子底板各处。结果,使管内各元件的温度降低了,底板各处的热密度也减小了。本工作的目的是要探索高效率冷却设计方法,并与先前在较低功率空间器件上得到证明的高效率电气设计技术结合起来,从而提高螺旋线空间行波管的功率电平。这些高效率电气设计技术包括:螺旋线电路相速渐变、多级降压收集极、低的介质加载和导电屏蔽加载以及集成管壳聚焦。还介绍了一项把管壳热量转移到底板上去的新技术。这种管子在E波段较低频率上,给出了300瓦连续波高频功率输出,在52％的总效率下,获得了40分贝的饱和增益电平。管子设计中取较低阴极负荷。管子工作时所呈现的温度也较低。     

螺旋线焊接技术研究

本文主要介绍了螺旋线焊接结构在X波段大功率螺旋线脉冲行波管中应用的必要性及实现方案,给出了采用焊接结构的螺旋线行波管慢波系统的热仿真数据。整管试验结果表明,在与600 W行波管相同的传导冷却的条件下输出功率能力大幅度提高,获得了大于900W的平均功率。     

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。     

各种设计参量对中功率行波管性能的影响

在设计行波管时,改变诸如注电流、频率或螺旋线直径之类的设计参量时,其对性能的影响往往并非直接就能判断出来的。本文使用了一定的近似条件使得某些主要设计参量的影响比较明显。可以看到,在此近似范围内,增益与螺旋线半径的乘积值仅决定于注导流系数和被尺寸所决定的因子 F。在尺寸已定的情况下(确定了所有径向尺寸的比例),可以从γa 和电子注导流系数求得 C 和 QC,从而可以作出 C、QC 及单位长度增益的通用图。如果γa、导流系数和管子尺寸保持不变,则行波管的射频特性也就不变。根据这一特点就能导出行波管的缩放方程,本文中对这类问题作了阐述。     

行波管螺旋线加热去气工艺研究

提出行波管螺旋线加热除气的方法,即给慢波组件螺旋线加上直流电压产生焦耳热而达到给螺旋线除气目的。利用电阻随温度变化关系来确定螺旋线温度。实验表明经过20 h 550℃的高温排气后,行波管内的真空度可达到3×10-7Pa,这时把螺旋线加热到1100℃时,行波管的真空度下降到7.6×10-6Pa。经过5 h的加热后,管内真空可进入到1×10-7Pa。     

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。     

螺旋线行波管可靠性预计串联模型研究

通过对国产螺旋线行波管在现场使用的可靠性数据的收集、整理、分析,建立螺旋线行波管可靠性预计的串联模型。并比较串联模型、回归模型以及299C关于某型行波管的预计值与实际值的接近程度。通过故障模式影响及危害性分析,找出对行波管可靠性影响较大的故障模式。