双间隙输出腔速调管的注波互作用程序分析

双间隙耦合腔作为展宽频带、提高效率、提高峰值功率和平均功率的有效手段已广泛用于多注速调管和大功率速调管中,但是目前对速调管双间隙输出腔的理论研究多为利用现有的模拟软件来进行仿真计算,所需时间很长,为了研究大功率速调管特别是在双间隙输出段中的注波互作用过程,作者利用一维单周期时间积分模型开发了一个快速分析程序。利用这一模型计算的电子群聚图形结果与MAGIC模拟所得结果很接近。由于本文所编写程序的耗时很短,因此可以对影响注波互作用的参量进行快速分析。     

展宽速调管群聚频宽的一种方法

随着大功率多腔速调管的广泛应用,人们对其频宽(又称带宽)提出了更高的要求。所谓频宽,就是在一定条件下,能满足一定技术指标的频率范围。通常,是以输出功率及效率为指标的固定激励下的“效率频宽”,它是由速调管输出系统频宽和群聚系统频宽决定的。虽然总的频宽最终是受输出系统频宽的限制,但当群聚频宽不能覆盖总的频宽时,对群聚系统采取措施,展宽其频宽是必要的。     

改进宽频带大功率速调管等激励功率-频率特性的方法

本文提出了两种改进宽频带大功率速调管等激励功率-频率特性的方法。其一是在行波管推动级和速调管间加入具有一定衰减特性的带通滤波器,使之与速调管增益-频率特性互补,以获得所要求的等激励增益-频率特性;另一是在输入腔外接电抗元件,用来改变输入腔的谐振频率f0和QL ,以达到改善速调管增益-频率特性的目的。     

Ka波段滤波器加载三间隙耦合输出腔的设计

扩展相互作用速调管(EIK)由多个重入式多间隙耦合腔构成,毫米波段高功率微波源的需求推动了Ka波段EIK的研制.分别利用等效电路理论和场分析方法推导了由三个同样间隙构成的三间隙耦合输出腔间隙阻抗实部的计算公式,然后应用等效电路方法获得了滤波器加载宽频带输出回路的基本参数,应用场分析方法设计了冷测带宽达4.6%的滤波器加载三间隙耦合输出腔结构,为宽频带EIK的研制打下坚实的基础.     

S波段宽带连续波速调管的研制

本文介绍了一种用于通信系统的S波段宽带连续波速调管,详细给出了两种宽带输出电路：滤波器加载重叠模双间隙耦合腔宽带输出电路和三节滤波器加载宽带输出电路的设计、计算和测试结果。最后,给出了分别采用上述两种宽带输出电路的速调管样管的测试结果,其中采用三节滤波器加载宽带输出电路方案的样管在大于4.6%的瞬时带宽内获得的连续波输出功率大于17 kW。     

W波段扩展互作用速调管的研究

扩展互作用速调管是在大功率速调管的基础上,采用扩展互作用谐振腔技术,扩展其瞬时工作带宽,在毫米波频段能够实现高功率、高效率、高增益和宽频带的一种紧凑型微波真空器件。本文基于空间电荷波理论对多间隙谐振腔电路进行了简要分析,采用PIC三维粒子模拟软件对高频互作用电路进行了粒子模拟与优化。在2π模式工作下,其工作电压为15 kV,电流为0.8 A,中心频率为94.5 GHz时,得到了效率大于8.4%,峰值功率超过2 kW的微波功率输出,-3 dB带宽为1 GHz,增益超过40 dB。该工作对研发高性能扩展互作用速调管,并推动其在国防安全、卫星监测、外层空间小目标跟踪、高分辨率雷达和精确气象监测等领域应用具有重要意义。     

S 波段连续波速调管宽带输出电路的设计与测试

本文开展了一种用于通信系统的4.6%带宽的S 波段连续波宽带速调管KS4158 的研制工作,重点研究了该速调管的宽带输出电路,详细介绍了宽带输出电路的两种设计方案：滤波器加载重叠模双间隙耦合腔宽带输出电路和三节滤波器加载宽带输出电路。文中还介绍了基于矢量网络分析仪的宽带输出电路的扫频测量法,给出了这两种宽带输出电路的测试结果。最后,给出了分别采用上述两种宽带输出电路方案的两只速调管的测试结果,并对这两种方案进行了分析和比较,其中采用三节滤波器加载宽带输出电路方案的样管的连续波输出功率大于17kW,瞬时带宽大于4.6%。     

3-节滤波器型π-模双间隙腔加载同轴-矩形波导输出电路研究

该文提出了一种适合于低频段中等功率的宽带速调管的新型3-节滤波器型输出电路-π-模双间隙腔加载同轴-矩形波导输出电路,并对输出电路的性能以及各部分结构对输出腔间隙阻抗的影响规律进行详细研究.研究结果表明,同轴-矩形波导混合型输出电路不仅克服了低频段宽带速调管中输出波导尺寸太大而影响聚焦系统的困难,有利于提高电子注通过率和整管效率,同时还具有很好的输出带宽潜力和良好的高功率承受能力.     

大功率 L 波段行波速调管

PT1145是一只 L 波段行波速调管,它由两级组成,有一个内部切断负载。其输入段是一个四腔速调管群聚段,其输出段是一个蜈蚣慢波结构行波管(具有速度渐变末级段)。采用分布损耗和仔细地使输出段与带边频率匹配;解决了振荡问题。在140千伏和3兆瓦最小峰值输出功率下,达到100兆赫1分贝瞬时带宽和30分贝增益。调谐群聚段,使之给出50分贝增益,已达到30兆赫带宽。管子重量为600磅。     

C波段高效风冷大功率速调管

叙述了一支C波段高效风冷大功率速调管的设计,并给出了实际测试结果,在50 MHz带宽范围内,峰值输出功率大于250 kW,效率达到50%以上,增益50 dB左右。     

A s-band 2.5 mw high power broadband klystron

In this paper, the design considerations of a high-efficiency high-gain broadband klystron are described. Its buncher has been studied by using small signal gain and large signal efficiency programs. With small gain greater than 50’dB, the buncher bandwidths of 10% and 10–15% can be obtained for 7 and 8 cavity klystrons respectively. The design methods and measured results of output circuits of two types are introduced. The bandwidths of the filter type and the overlapping mode two gap cavity output circuits are about 7.5–10% and 10–12% respectively. Two types of S-band broadband klystrons with the two respective output circuits described are constructed and tested, and the one with the former output circuit has 1 dB equi-drive bandwidth of 7.5% with an efficiency of 38% and a gain of 43 dB, while the other with the later output circuit has 1 dB equidrive bandwidth of 10%. Their output power is greater than 2.5 MW.     

10%带宽兆瓦级速调管放大器

正 长期以来,人们对雷达发射机用的兆瓦级末级发射管的效率-带宽特性和增益-带宽特性一直很感兴趣。而且雷达对发射管相位-频率线性,增益平坦性和功率幅值平坦性的要求也越来越高。但是目前微波管产品中,尚没有在这样的功率电平下带宽宽于10％的管子。由于速调管在大功率、高增益、高效率等方面与其他微波管相比,仍占有较大的优势,因此,近十几年来,国际上许多微波管公司,厂家在展宽速调管带宽方面仍进行着不少具有实际意义的研究工作     

速调管截止波导滤波器型输出回路研究

对截止波导的滤波特性以及截止波导与TM010模单间隙腔耦合进行了深入研究,在这基础上设计出一个相对带宽5.6%的圆柱重入式单间隙腔加载截止波导滤波器型的L波段宽带速调管输出回路,并总结了截止波导段的长度和金属销钉的位置对输出腔间隙阻抗的影响规律.     

Design of beam-wave interaction based on high efficiency of a high-power broadband klystron

The paper mainly presents the design of beam-wave interaction of a C-band high-peak- power high-efficiency broadband klystron. The beam-wave interaction section is designed based on considerations of efficiency and bandwidth synthetically. As a part of beam-wave interaction section, buncher section is simulated by Particle-In-Cell （PIC） code to observe the bunching process of electron beam to achieve high conversion efficiency of electron beam and RF field. When it comes to the other part, output circuit is designed as a three-section filter by an output cavity loaded with Chebyshev filter and the cold test results are given. The beam-wave interaction is simulated by EGUN code and Ar- senal-MSU code respectively. The simulated results indicated that, the existence of power dips in the operating bandwidth is verified by Arsenal-MSU code, comparing proper results by EGUN code. Then, the method that design parameters are not adjusted except parameters of buncher cavities to remove potential power dips is described. What is more, the simulated results of electron optics system are given by EGUN code and Arsenal-MSU code respectively. The further hot test results of klystron prove that the whole design of beam-wave interaction is effective.     

L波段多注速调管同轴线滤波器宽带输出回路的研究和设计

该文设计了一个相对工作带宽超过14％、可用于L波段多注速调管的宽带输出回路四耦合槽模强耦合双间隙腔加载同轴线滤波器,并对其进行详细地分析和计算。研究结果表明,在较低频率波段宽带速调管中,采用同轴线滤波器的宽带输出回路是完全可行的,并且具有更大的输出带宽潜力和较小的体积,特别有利于整管的小型化。     

超宽带多注速调管的模拟研究

本文介绍了多注速调管的发展历史和现状,以及速调管模拟软件的发展情况。用1．5维软件KIystron-MSU和2．5维软件Arsenal-MSU对超宽带多注速调管进行了设计计算,并对计算结果进行分析,得到了比较好的输出特性。计算结果表明可以实现该超宽带多注速调管,其带宽10-14％,增益40～50dB,效率40～50％。     

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%。