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。     

多注速调管TM310 模光子晶体谐振腔研究

研究了适用于多注速调管的TM₃₁₀ 模光子晶体谐振腔,发现在此类谐振腔的缺陷中心放置单层光子晶体结构能抑制与主模临近的杂模。进一步研究发现,为了易于工程实现,在不采用光子晶体谐振腔的前提下,在谐振腔中放置单层光子晶体结构,亦能抑制与主模临近的杂模,并能增大主模与非工作模式的频率间隔。利用HFSS 软件对X 波段此类谐振腔进行了模拟计算,验证了该方法的有效性。     

高功率多注速调管TM310模圆柱形谐振腔杂模抑制方法

该文针对TM₃₁₀模(主模)圆柱形谐振腔提出了一种新的杂模抑制方法。为抑制与主模相邻的低次杂模TM₀₂₀,采用在谐振腔中放置接收振子天线的方法,并推导了放入接收振子天线后,模式频率变化量的表达式。由此发现：模式频率变化量仅依赖于该模式在接收振子天线处的电场强度,而与其磁场无关;通过适当调整接收振子的位置,可使主模和TM₀₂₀ 模具有不同的频率变化量,从而能增大模式之间的频率间隔,避免TM₀₂₀ 模对主模的干扰。另外,为抑制与主模相邻的杂模TM⁺₃₁₀,采用了在谐振腔中放置短路杆阵的方法。利用CST-MWS软件对X波段此类谐振腔进行了模拟计算,验证了该方法的有效性。     

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.     

L波段10 MW同轴腔多注速调管双端口输出系统的研究

该文对L波段10 MW多注速调管输出系统开展了模拟和实验研究。计算分析了新型双端口6注同轴输出腔谐振频率、品质因数、特性阻抗等高频参数;设计了扁波导耦合输出窗,在波导内设置金属杆以调节阻抗匹配,使输出窗在工作频点1.3 GHz的驻波比计算值小于1.01,驻波比1.2以下带宽为100 MHz;加工了输出系统实物,开展了冷测实验,实验值与设计值吻合良好;利用PIC软件对输出系统注-波互作用特性进行了计算,获得了大于10 MW的输出功率,计算注-波转换效率大于65%。     

用于L波段多注速调管的半波长矩形同轴腔研究

本文研究了适合于低频段宽带多注速调管的新型微波谐振腔半波长矩形同轴腔,用三维电磁场计算软件ISFEL3D计算了矩形同轴腔的高频参数和场分布,并与双间隙耦合圆柱腔进行了分析比较。结果表明,矩形同轴腔体积小,带宽潜力大,可应用于低频段多注速调管。     

π-TM610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。     

带状注速调管多间隙输出腔的粒子模拟

带状注器件在高频率、高功率方向发展潜力巨大,而多间隙腔是提高效率和功率容量的有效手段。本文提出了一 种带状注速调管多间隙输出腔,并设计了一种Ka波段带状注速调管输出腔。此输出腔结构可以获得好的输出耦合特性, 以及理想的电场场形。最后通过MAGIC粒子模拟软件对电子注群聚,能量转换以及输出腔频谱特性等作了仿真和详细分 析,在中心频率获得了稳定的功率输出,互作用效率达到50%以上。     

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...     

宽带相对论速调管放大器输出腔模拟设计

为了展宽相对论速调管放大器的输出段带宽,设计了一种用于S 波段、10%带宽、相对论速调管放大器输出腔 结构。该结构采用重叠模双间隙腔,该腔有两个工作模式（0 模和π 模）。采用三维程序模拟分析发现：两个腔间的圆盘 半径增大时,0 模的谐频率几乎不变,π 模的谐振频率升高即模式间隔增大;当间隙长度增大时,模式间隔减小;当输出 耦合孔的角度在一定范围内由小变大时,模式间隔增大;输出腔半径增大时, 模式间隔减小。本文通过调节以上腔体尺寸 使两个工作模式的频率部分重合增加了输出腔的工作带宽。在束压850kV、束流7.6kA、基波调制深度为90%时、调制微 波频率为2.85GHz 时,采用三维PIC 程序模拟得到2GW 的输出微波功率,3dB 相对带宽约10%。     

速调管输出腔高阶横磁模式加载波导滤波器输出回路

该文设计了工作于高阶横磁TM310模式单间隙封闭圆柱同轴腔。在输出矩形波导内设计了横向电感滤波膜片的新型结构。用模拟场分析法计算了腔内6个漂移管中心处间隙阻抗平均值的频率特性。模拟和计算发现,该结构模式输出回路的间隙阻抗平均值随频率的变化出现双峰曲线。这表明,采用滤波膜片波导的输出带宽比采用空波导情形的带宽有明显的增加。     

W 波段带状注速调管准光输出结构的研究

研究了一种新型的带状注速调管多间隙输出结构——准光输出腔。通过电场均匀性,双端口腔外Q 值的计 算以及参数敏感性几个方面的研究,分析了其设计和性能。结果表明,相对于传统的多间隙输出结构,准光输出腔电 场均匀性更好、设计更为灵活,并且电性能对耦合孔尺寸的敏感性更低,这使得准光输出腔在面对工程中产生的误差 时性能更为稳定。对具体设计的W 波段五间隙准光输出腔,采用三维MAGIC 模拟检验了其功率提取能力、效率以 及带宽,结果显示：可以获得40kW 的功率输出,相应于14%的互作用效率,3dB 带宽达到150MHz。研究表明,准 光输出腔非常适合作为带状注速调管（一种窄带高功率放大器）的输出电路。     

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。