W波段空间谐波磁控管π/2模品质因数的计算

谐振腔品质因数是描述磁控管特性的重要参数,本文分别采用线路法和场解法对W波段空间谐波磁控管π/2模品质因数进行计算,并与CST仿真结果进行了对比,验证了两种方法的正确性,这为W波段空间谐波磁控管π/2模品质因数的计算提供了理论依据。     

C波段连续波磁控管设计

本文介绍了一种C波段连续波磁控管的设计仿真,首先进行了谐振腔参数设计,通过CST仿真软件进行本征模分析,建立了高频结构模型模拟动态PIC仿真,再通过对比磁控管预起振时阳极电流的不同状态,反向分析阴极的不同发射条件对磁控管起振的影响。最后完成对磁控管制管测试工作,得到工作电压6.3 kV,工作频率5.8 GHz,输出功率1 kW,阳极电流0.3 A及效率52.9%的C波段连续波磁控管。     

一种W 波段功率合成器的设计和研究

介绍了一种高性能W 波段毫米波功率合成器件。通过在耦合区的窄壁上镶嵌等腰三角形金属块,从 而有效降低回波损耗,此外通过90毅切角弯波导将波端口引出并外接法兰盘以满足工程应用。设计时先利用奇偶模 分析法确定其基本结构参数,再利用HFSS 软件对其尺寸进行优化,根据优化的尺寸进行实物的制作和测试。实物 测试结果表明,在90 ~100GHz 工作频段上,两路附加总插损优于1. 2dB,隔离度优于20dB,反射系数优于20dB,不平 衡度小于依0. 5dB。     

旭日型磁控管谐振系统的等效电路模型与分析

通过分析旭日型磁控管的等效电路,利用扇形谐振腔的等效电容和等效电感的计算公式,计算旭日型磁控管各模式的谐振频率;简化了谐振频率的计算公式,得到了谐振频率关于结构尺寸的解析表达式;分析了π模谐振频率随大、小腔的半径、角度的变化情况。 结果表明:等效电路计算结果与仿真结果基本一致,特别是π模谐振频率十分相符。 因此,该等效电路计算方法是可行的。π模谐振频率随大、小腔半径和小腔角度的增大而减小,随大腔角度的增大而增大,研究结果有助于旭日型磁控管的预先设计与分析。     

S波段3.3 MW脉冲磁控管的可靠性技术研究

在S波段3.3 MW脉冲磁控管研制过程中,连续多支磁控管在工作比为1.05‰的条件下工作不足100 h,阳极端盖出现明显的氧化现象,经分析轴向电子轰击端盖产生局部高温是引起磁控管阳极端盖氧化的一个重要原因。本文对阴极发射体端部结构进行改进,仿真分析及实验结果证明了改进后的结构可实现对轴向电子的有效抑制。改进后的磁控管在脉冲电压为47.5 kV、脉冲电流为120 A、脉冲宽度为4.2μs、工作比为1.2‰的条件下,输出脉冲功率大于3.3 MW,磁控管已稳定工作超300 h,阳极端盖无氧化现象发生。实验结果为进一步提升磁控管技术性能及推广应用打下了良好基础。     

W波段平面集成行波管高频系统设计及验证

针对W波段平面一维阵列集成行波管设计,采用非半圆弯曲变形折叠波导慢波结构和聚焦极调制皮尔斯电子枪,基于CST、MTSS和Opera软件优化设计了集成行波管高频系统和电子光学系统,实现了W波段低电压小电流工作的低功率行波管设计,通过周期永磁(PPM)聚焦系统制管验证了高频系统和电子枪设计的合理性。测试结果表明,行波管在工作电压12.62 kV,工作电流31.6 mA条件下,输出功率大于10 W的带宽达到5 GHz,增益优于28 dB,总效率优于10%,测试结果与设计结果具有较好一致性,为W波段行波管实现阵列集成提供技术支撑。     

W 波段回旋行波管高频结构设计和仿真*

对W 波段回旋行波管的高频结构的设计参数进行了分析计算与软件仿真,通过色散关系确定了磁场 取值,通过对返波振荡的分析确定了高频结构———周期衰减材料加载,通过对绝对不稳定性振荡的分析确定了工作 电流和横纵速度比的取值范围,最终得到了W 波段回旋行波管的工作参数。采用粒子模拟软件进行模拟计算,可以 得到155kW 的峰值功率输出和5.5GHz 的带宽,并给出了输出功率与回旋行波管各工作参数之间的关系曲线,进一 步证明了对返波振荡和绝对不稳定性振荡的分析与参数选取的合理性。实际加工的回旋行波管在测试中峰值功率 大于100kW,增益大于40dB,效率大于12%,3dB 带宽为4.1GHz。     

C波段磁控管注入锁相的实验研究

为了对C波段磁控管进行大功率功率合成,须进行单管锁相研究,本文主要对单管磁控管进行注入锁相实验研究,并讨论了不同注入功率大小对磁控管输出频谱带宽的影响.实验结果表明,通过注入外部信号的方式对C波段磁控管是能够锁相成功的,锁相后输出功率稳定.在实验过程中取得了大量的试验数据,为下一步功率合成实验提供了实验基础.     

端部空间对磁控管系统谐振特性的影响

通过理论分析和仿真计算阐述了端部空间对谐振系统的影响,并提出了设计中确定端部空间所需要注意的若干问题。     

W波段两种梯形线慢波电路过模工作研究

针对W波段过模行波管可能采用的两种梯形线慢波电路结构进行了模拟计算,分析了工作在过模情况的可能性。结果表明传统梯形线慢波电路并不适合工作于高次模式,而悬浮梯形线慢波电路在第三个模式则有着相对较高的互作用耦合阻抗,可以在W波段实现1000W的功率输出。     

W 波段低电压回旋振荡管的研究

文中通过对复合腔结构的W 波段二次谐波回旋振荡管高频结构、起振电流、模式竞争及注波互作用研究, 确定了工作模式为TE02-TE03 的W 波段低电压二次谐波回旋振荡管的基本工作参数。粒子模拟表明,应用25kV,4A, v⊥/v‖=1.6 的双阳极磁控注入枪时,该管能够在94GHz 频率产生26.6kW 的峰值输出功率,高于26%的效率。并且结果 表明,该管在该工作模式下工作稳定。     

W 波段宽带正交模转换器研制

为满足W波段双通道接收系统的需要,实现将天线接收到的线极化或圆极化电磁波分离出正交的垂直极化和水平极化电磁波,研制出了工作频带宽、性能优、结构简单、适合大批量生产的波导正交模转换器(OMT)。在80～102GHz频带内,即相对于中心频率91GHz的24%频带内,测得水平极化传输损耗典型值为0.8dB、垂直极化传输损耗典型值为0.4dB;各端口回波损耗优于15dB;隔离度典型值为21dB。     

低电压高效率W波段脉冲行波管设计

行波管具有大功率、高增益等优点,是雷达、电子对抗系统等武器装备的核心电子器件。采用一种新型慢波结构——非半圆弯曲变形折叠波导,设计出低电压、高效率、宽带W波段脉冲行波管,工作电压16 kV,电流125 mA,6 GHz带宽内输出功率大于125 W,增益大于34 dB,电子效率与总效率分别大于6.3%,25.7%。     

W波段64通道相控阵微系统设计与实现

相控阵微系统的主要特征是电路与天线的高度融合集成,将三维微纳集成技术和微电子技术紧密地结合在一起,切合相控阵高频化、小型化和低成本的发展需求。本文设计了一款W波段的封装天线相控阵微系统,该相控阵采用硅基三维集成的方式将T/R多功能芯片、天线阵列集成在一个微系统模块中,并详细介绍了基于硅工艺的多功能收发芯片设计和相控阵封装天线设计。给出了相控阵微系统的测试结果。该微系统具有高集成度、高性能、低成本的特点,可以为高速无线通信、高精度探测和成像等应用提供一个较优的技术路径。     

异形化微波炉用磁控管的研究

微波炉用磁控管作为微波炉中最重要的器件之一,正在朝小型化、扁平化的方向发展,具有广阔的市场前景和巨大的经济效益。针对磁控管扁平化的需求,本文设计了一种十六腔的异形化微波炉用磁控管,阳极筒沿x轴方向长度为48.5 mm、沿y轴方向宽度为40 mm,阴极沿x轴方向长度12.5 mm、沿y轴方向宽度为4 mm,利用CST仿真软件对异形化磁控管进行建模和仿真分析,该磁控管在工作电压为4300 V、磁通密度为0.17 T的条件下,阳极电流为1.31 A,在2.466 GHz输出了4141 W的峰值输出功率,效率约为73.5%。结果显示对磁控管管芯进行异形化设计后,可以增大阴极发射表面积,在阴极发射能力与圆柱形微波炉磁控管保持一样的情况下,提高了阳极电流和输出功率,占空比为50%时的平均输出功率约为2070 W,输出效率与现有圆柱形微波炉用磁控管的基本一致。     

L 波段磁控管的锁相模拟研究

为了对L 波段磁控管进行锁相合成研究,首先需了解单个磁控管锁相过程,本文采用注入锁相的方式,在磁控管中加入一激励信号,以达到锁相目的。对磁控管的锁相条件进行了讨论及数值分析,利用粒子模拟软件Magic_3D 对锁相过程进行模拟分析。仿真结果表明,L 波段磁控管与注入信号的频率差为0.3MHz,注入电场幅值比为0.248 时能够达到锁相状态,并且锁相功率为19.2KW,效率为70%。     

一种W波段圆极化微带天线研究

研究了不同馈电形式的W波段圆极化微带天线阵列,并采用等幅同相馈电方式以及新型波导到微带过渡结构,完成了圆极化阵列天线的设计.由理论分析和仿真结果可知,通过选择合适的介质,以及利用单元间等幅同相馈电,既能有效减小W波段天线的损耗,又能实现圆极化的良好轴比特性.功分网络的合理排布,波导到微带过渡结构亦有利于减小天线损耗.对8×8阵列天线进行实测,S(1,1)小于-15dB的相对带宽为4.3%,轴比小于3dB的波瓣宽度为11°,中心频点94GHz时天线增益为20.6dB,与仿真结果基本吻合.     

C波段高稳定度磁控管微波源实验研究

由于物理机制和工艺结构的固有限制,各种微波源均有其功率极限,而以锁相技术为基础的功率合成技术是获得大功率微波的一条重要途径。主要研究了以磁控管为基本单元的注入式锁相方案,并且采用注入锁相方法对现有的c波段磁控管进行了锁相实验验证,研制出频率、相位、幅度可调的高稳定度磁控管微波源,并结合实验分析了系统的性能指标。     

W波段二次谐波回旋行波管放大器

采用谐波工作的回旋管互作用磁场比基波磁场降低了1/s,可降低整管磁场设计难度,具有较大的应用前景。通过对W波段二次谐波回旋行波管高频介质加载结构、模式竞争和注波互作用研究,确定了该放大器的工作参数。非线性模拟表明,当应用100 kV,20 A,α=1.2的电子注时,该回旋管可在91 GHz频率处产生465 kW的输出功率和49 dB的增益结果。并且,基于耦合波理论,讨论了一个轴对称半径微扰的TE02~TE01输出模式变换器,效率在95%以上时,其带宽达到4 GHz。     

X 波段衍射输出相对论磁控管的粒子模拟研究

：本文报道了一个X 波段18 腔衍射输出相对论磁控管的初步模拟研究结果。利用高频场分析软件和粒子模拟软件, 通过分析和优化器件的结构参数,合理选取电磁场取值大小,最终得到：在二极管电压350 kV,外加磁场0.41T 条件下, 可以得到输出功率1.09 GW、功率转换效率为22%、频率9.59GHz 的微波。