毫米波螺旋线行波管慢波系统高频损耗

基于夹持杆分层螺旋带模型和三维电磁场分析研究了毫米波螺旋线行波管慢波系统的导体和介质损耗。螺旋带模型中介质损耗考虑为纵向传播常数的虚部,给出螺旋带中电磁场的解析解,导体损耗由螺旋线和管壳表面的面电流不连续性获得。三维电磁场分析通过本征模法,求解单周期结构的品质因数和周期储能获得有限导电率导体和夹持杆陶瓷损耗角带来的慢波系统高频损耗。结果表明,毫米波段螺旋线的导体损耗和夹持杆的介质损耗远大于管壳导体损耗,介质损耗与陶瓷损耗角呈线性关系,对高频损耗的影响不可忽略。     

任意行波管慢波结构中导体和介质损耗的三维有限元分析

该文给出一种用于精确计算任意行波管慢波结构中介质和导体损耗的3维有限元分析方法。给出一种新型的慢波结构指定频率本征分析方法。不像传统的指定相移本征分析方法在慢波结构有耗有限元仿真中必须求解一个非线性的广义本征问题,指定频率本征分析方法仅仅需要求解一个线性的广义本征问题,而且慢波结构的导体和介质损耗可以不需要任何的后处理而精确地得出。通过仿真实际的慢波结构,验证了指定频率本征分析方法可以精确地计算出慢波结构的导体和介质损耗。     

螺旋线慢波结构损耗特性研究

本文采用了与其他作者不同的理论模型和计算方法,对螺旋线慢波结构损耗准确的理论分析,考虑了介质夹持杆,管壳和螺旋线金属电导率对损耗的影响。在ＨＰ８５１０矢量网络分析仪上对两种结构的损耗进行了测量,并对螺旋线与能量耦合器之间的阻抗失配引起的误差进行了修正。理论结果与测量结果有较好的一致性。     

螺旋线型毫米波行波管的散热问题

文章分析了解决螺旋线型行波管散热问题的几种主要方法,包括降低螺旋线的损耗和提高高频慢波结构散热能力。     

新型慢波系统毫米波行波管研究

研究了三种新型的曲折波导慢波系统,分别是曲折双脊波导、脊加载曲折波导和矩形槽加载曲折波导。给出了其高频特性的理论和仿真结果。然后介绍了基于常规曲折波导和脊加载曲折波导慢波系统的Ka 波段行波管的实验结果。     

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。     

宽带行波管螺旋线慢波结构耦合阻抗的计算

金属翼片加载螺旋线电路是多倍频程行波管中广泛应用的慢波结构。本文对这种宽频带慢波结构的重要参量──耦合用抗进行了计算，在很宽的频率范围内，理论计算结果与发表的实验值相当吻合。     

新型大功率毫米波螺旋线行波管高频系统研究

该文探讨了CVD金刚石材料在宽带毫米波螺旋线行波管中的应用,研究了两类非杆状新型CVD金刚石夹持的螺旋线高频结构,利用MAFIA分析了它们的色散特性、耦合阻抗和衰减常数,与传统的矩形BeO夹持杆和矩形CVD夹持杆高频结构进行了对比,最后将这两类新型高频结构替代国内某毫米波行波管(26-40GHz)中的矩形BeO夹持杆螺旋线高频结构,利用宽带大功率行波管CAD集成环境中的注波互作用模块分析了其大信号工作特性。结果表明,分立CVD金刚石夹持高频系统兼顾了超宽带和大功率,同时由于金刚石直接和螺旋线及金属翼片大面积接触,该结构还具有极好的散热能力,是一种有重要应用前景的高频结构。     

螺旋线行波管欧拉非线性注波互作用理论

如何获得螺旋线行波管的欧拉非线性解析解是研究其非线性特性产生物理机制的关键.本文采用逐次逼近法,详细推导了螺旋线行波管的欧拉非线性注波互作用解析解,获得了电场与电子相位的解析关系,并将逐次逼近解析解与拉格朗日理论以及传统的欧拉理论进行对比.仿真中采用了一支C波段和一支Ku波段的螺旋线行波管(均匀螺距分布),仿真结果表明...     

螺旋线行波管慢波结构热特性计算专用软件开发

针对行波管慢波结构热分析的必要性,介绍了螺旋线慢波结构的热产生机理,结合ANSYS软件设计了可对不同翼片加载和不同形状夹持杆的螺旋线慢波结构进行热特性分析的专用仿真环境。利用该仿真环境,用户可以在不掌握ANSYS软件的情况下对螺旋线行波管慢波结构的热特性进行模拟计算。     

螺旋线行波管慢波系统的综合热分析法

该文提出了一种研究螺旋线行波管慢波系统散热性能的综合分析方法。该方法以一定的预备实验为前提条件,利用理论公式推算出接触处的界面热阻率,使用仿真软件进行精确的模拟研究。该方法可以准确的反映慢波系统的散热性能,可以降低实验成本,节约材料,节省实验时间。通过对采用氧化铍夹持杆、氮化硼夹持杆和镀铜螺旋线的慢波组件的研究,验证了该方法的一致性和可行性。     

Ka波段行波管提高效率研究

本文针对Ka波段高效率行波管的特点,采用专门的设计技术提高电子互作用效率、收集极效率、电子流通率和采用匹配良好的输能系统,实现了Ka波段30 W,55 W,80 W和100 W系列连续波行波管,效率达到45％～60％范围.     

A Simple and Accurate Analysis of Conductivity Loss in Millimeter-Wave Helical Slow-Wave Structures

Electromagnetic field analysis of a helix slow-wave structure was carried out and a closed form expression was derived for the inductance per unit length of the transmission-line equivalent circuit of the structure, taking into account the actual helix tape dimensions and surface current on the helix over the actual metallic area of the tape. The expression of the inductance per unit length, thus obtained, was used for estimating the increment in the inductance per unit length caused due to penetration of the magnetic flux into the conducting surfaces following Wheeler’s incremental inductance rule, which was subsequently interpreted for the attenuation constant of the propagating structure. The analysis was computationally simple and accurate, and accrues the accuracy of 3D electromagnetic analysis by allowing the use of dispersion characteristics obtainable from any standard electromagnetic modeling. The approach was benchmarked against measurement for two practical structures, and excellent agreement was observed. The analysis was subsequently applied to demonstrate the effects of conductivity on the attenuation constant of a typical broadband millimeter-wave helical slow-wave structure with respect to helix materials and copper plating on the helix, surface finish of the helix, dielectric loading effect and effect of high temperature operation – a comparative study of various such aspects are covered.     

Analysis of Helix Slow Wave Structure for High Efficiency Space TWT

This paper describes the analysis of helix slow-wave structure (SWS) for a high efficiency space traveling wave tube that is carried out using Ansoft HFSS and CST microwave studio, which is a 3D electromagnetic field simulators. Two approaches of simulating the dispersion and impedance characteristics of the helix slow wave structure have been discussed and compared with measured results. The dispersion characteristic gives the information about axial propagation constant (Beta). Which in turn yields the phase velocity at a particular frequency. The dispersion and impedance characteristics can be used in finding the pertinent design parameters of the helix slow-wave structure. Therefore a new trend has been initiated at CEERI to use Ansoft HFSS code to analysis of the helix slow wave structure in its real environment. The analysis of the helix SWS for Ku-band 140W space TWT has been carried out and compared with experimental results, and found is close agreement.     

一种用于K波段空间行波管模拟预失真电路的设计方法

空间行波管(TWT)预失真电路小型化、轻量化要求使得电路调试难度变大,迫切需要一种预失真电路精确仿真及设计方法来指导产品设计。该文在分析肖特基二极管等效电路模型基础上选择二极管MA4E2039作为非线性发生器件,并建立了MA4E2039的二极管仿真模型。之后通过分析反射式预失真电路结构,获得了影响电路性能的关键参数,并在元器件和版图联合仿真阶段对这些关键参数进行精确仿真。最后对依据仿真结果进行加工的预失真电路进行测试,发现仿真结果和电路实测结果偏差小于15%,将预失真电路与K波段行波管放大器级联实现在输入回退4 dB时3阶交调达到23.77 dBc,实现了行波管的线性化。可见该方法能够用于指导空间行波管预失真电路设计,帮助提高产品开发周期,对于预失真电路的小型化设计也有重要指导意义。     

X波段脉冲空间行波管输出结构可靠性研究

X波段脉冲空间行波管主要用于轻型SAR等雷达系统,要求行波管具有高功率、高效率、高可靠的性能。输出结构是行波管的重要部件,其可靠性不仅影响行波管的输出功率等性能,还影响行波管的稳定性与可靠性。该文针对X脉冲空间行波管输出结构进行可靠性研究,通过电、磁、热多物理场耦合的方式对它进行热、力结构可靠性分析,按分析结果对输出结构薄弱环节进行改进,耐冲击能力增强,并经过1000 h以上的整管老练及空间环境试验验证,输出结构具有较高的可靠性,满足空间环境试验及使用要求。     

Ka波段宽频带高线性空间行波管研制

该文对Ka波段空间行波管宽频带、高线性、高效率的慢波系统进行设计,通过动态渐变技术实现了低相位失真、高效率的指标要求。在此设计基础上研制的Ka波段空间行波管实现了宽频带(25~27 GHz)、低非线性失真(非线性相移40 , AM/PM2.86/dB ,三阶交调10.39 dBc)、高效率(总效率51.7%)。经数传系统测试,误码pe优于10-6 的情况下C/N0有2.4 dB裕度,满足了卫星数传系统对多通道并行传输方案的工作需求。     

Design of Tip Loss Profile on Support Rod for a Helix TWT

This paper describes the design of tip loss profile on support rod for a high gain, high efficiency helix TWT. The tip loss profile at sever ends for the input and the output section of the helix slow wave structure has been designed for return loss at severs ends better than -20 dB. The experimental results have been carried out in the input and the output section of the helix assemblies for the high gain helix TWT to find the return loss in the region of carbon coated tip loss on the support rods. The experimental result has been compared with the simulated performance for the return loss at the sever ends. The design of tip loss profile on the support rod for helix TWT has been carried out in real situation using Ansoft HFSS. A good agreement has been found in the simulated and experimental results.     

一种场效应管预失真电路对改善行波管非线性的作用

该文利用场效应管的非线性作用,替代通常预失真线性化电路中的衰减器和移相器,使这种预失真器在相位扩张量变化较小的同时,可以对增益扩张量进行调节控制,有效提升了预失真电路改善行波管非线性的作用。实际设计电路实验表明,在频率为8.38-8.58 GHz和额定输入功率范围内,设计了实际电路并完成相应的实验,获得了6 dB和45的增益和相位扩张以及15.4 dB的载波与交叉调制分量比值的改善。