W 波段行波管的高效率方法

将相速再同步技术引入基于双排矩形梳状慢波结构的W波段行波管中,利用CST 计算了所需不同周期的慢波结 构的色散和偶合阻抗,在此基础上用MTSS 模拟计算了注波互作用。结果证实：对于由两段周期均匀的慢波结构构成的 W波段行波管,在90~98GHz 范围内输出功率为48.92W~56.44W,电子效率为6.04%~6.96%,增益大于49dB;而对于由 7 段周期跳变的慢波结构构成的W波段行波管,在90~98GHz 范围内输出功率为57.06W~98W,电子效率为6.98%~11.99%, 增益大于50dB;两者相比,电子效率提高1%~4%。     

基于可回收能力的空间行波管高效率研究

效率是行波管设计的重要指标之一。对于空间行波管,效率的提高可以立即转化为经济效益。本文通过对注波互作用电路参数的优化设计,得到便于收集的“作用完了”的电子注。通常具有高电子效率的电子注,能量分散较大,不利于收集。通过设定电子效率大于25%这个限制条件,来保证了具有高可回收能力的电子注,同时具有较高的输出功率。在遗传算法中调用3 维MTSS,用来计算注波互作用后的输出能量和电子能谱图。并对一支Ku 波段的螺旋线行波管进行优化设计,从数值计算结果来看,可回收效率提高到了89%,且具有26.9%的电子效率。     

耦合腔行波管大信号注波互作用研究与设计

行波管中注波互作用的特点是电子的速度调制、群聚及其与高频场的能量转换等过程沿整个慢波结构连续且同时进行,这是行波管可以在很宽频带内得到大输出功率的原因。在研究冷腔特性的基础上,使用三维PIC粒子模拟软件定量分析了耦合腔行波管的大信号注波互作用过程,完成了X波段连续波行波管的设计。设计参数:工作频率7.18.5GHz,带宽18%,最大输出功率3kW。     

Ku波段高效率脉冲行波管的研制

简要介绍了Ku波段高效率脉冲行波管的设计、CAD计算和测试结果。通过对电子枪、聚焦系统、慢波电路、电子注和慢波线高频场大信号互作用的计算、收集极的设计,获得了符合新雷达系统技术指标要求的整管。实测结果为:在Ku波段2 GHz频带范围内,等激励、脉冲输出功率大于2.2 kW、效率大于30%。     

Ka波段30W空间行波管

介绍了未来星际通讯用Ka波段30W空间行波管的最新研究进展。行波管电子枪采用传统的皮尔斯型电子枪,高频结构采用螺旋线慢波结构和品型夹持结构,为了保证较高的收集极效率,采用四级降压收集极。测试结果表明在工作频带内行波管输出功率超过34.6W,总效率超过47.5%。当行波管工作于低频状态时,行波管总效率超过了50%,已达到目前国外同等功率量级Ka波段空间行波管研究水平。     

螺距跳变技术优化行波管电子效率的研究

行波管采用动态速度渐变（DVT）技术能获得很高的电子互作用效率。这里采用粒子模拟（PIC）技术对Ka波段某螺旋线空间行波管慢波结构进行模拟,分析了采用DVT技术的慢波结构内部各段螺距的大小和长度对行波管电子效率以及增益的影响。对慢波结构进行优化,优化后,电子效率由17．53％提高至27．27％,增益由51．17dB增加至53．09dB。     

S、C、X波段螺旋线慢波结构的宽频带行波管研究

为满足现代信息化战争对宽带行波管的需求,对S、C、X波段螺旋线行波管慢波结构的性能进行了研究分析.为适应宽频带要求,选用了带有T形加载翼片以及品形氮化硼夹持杆的螺旋线慢波结构;通过采用动态速度渐变技术,得到了较高的电子效率,并根据仿真计算结果成功研制出了S、C、X波段螺旋线行波管样管.     

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。     

倍频程螺旋线行波管2.5维大信号分析和设计

本文利用2.5维大信号分析程序和辅助分析程序,对一只7-18GHz带宽,2-2.5kW脉冲输出功率的螺旋线行波管进行计算机模拟,电子注感应电流基波分量在螺旋线慢波系统高频场中的相位分析和最佳工作点分析。在此基础上,探讨了色散曲线布局,衰减器配置,切断位置,再同步设计等倍频程螺旋线行波管的设计方法。     

X波段大功率螺旋线型脉冲行波管的研制

介绍了两种螺旋线型脉冲行波管,通过抑制返波振荡和提高螺旋线散热能力,在X波段获得了8 kW峰值功率和400 W平均功率。同时进行了初步的功率合成试验,并取得了较好的结果。     

Ku波段环圈慢波结构高功率行波管设计

更高的工作频率和更大的输出功率是当前行波管发展的主要方向。为满足Ku波段行波管日益提升的大功率和高效率发展需求,本文在分析慢波结构参数对色散和互作用阻抗影响的基础上,开展了Ku波段环圈慢波结构高功率行波管研究。研究显示,在12.8 kV和0.4 A的工作条件下,环圈行波管可以提供2672.9 W的峰值输出功率,对应的增益和电子效率分别为51.26 dB和26.10%,瞬时3 dB带宽达到2.5 GHz(14～16.5 GHz)。     

Ka波段二次谐波回旋行波管放大器的研究

二次谐波回旋行波管放大器的互作用磁场比基波回旋行波管放大器的磁场降低了一半,从而降低了设计难度,具有广阔的应用前景。通过对周期介质加载结构的Ka波段二次谐波回旋行波管电子枪、高频结构、模式竞争以及注波互作用研究,确定了Ka波段TE02模二次谐波回旋行波放大器的基本工作参数,通过PIC模拟计算,在电子注电压为90 kV,注电流为25 A时,获得了大于200 kW的输出功率,超过40 dB的增益。     

W波段多种槽加载折叠波导行波管的研究

该文提出了3种槽加载折叠波导行波管慢波结构:三角形、梯形和燕尾形槽加载折叠波导。分析比较了不同槽形状对慢波结构的色散特性和耦合阻抗的影响。利用粒子模拟的方法对W波段4种槽加载折叠波导行波管的非线性注-波互作用进行了研究;在相同的电子注参数和输入功率的条件下,对输出功率、电子效率和增益等参量进行了比较。在多种槽加载结构中,梯形槽加载折叠波导输出功率(255 W)和增益(37.1 dB)最大,电子效率最高(10.7%);燕尾形槽加载折叠波导达到饱和所需要的互作用电路最短(64.2 mm);三角形槽加载折叠波导的3 dB带宽最宽。     

50GHz高效率螺旋线通信行波管研究

针对50 GHz通信行波管高通量卫星上行链路的应用背景,通过仿真计算和样管试制对Q/V波段螺旋线行波管总效率和线性工作效率的提升开展技术研究。在确定行波管电参尺寸、电子注互作用后,采用三级降压收集极,在收集极电子入口处设计“偏心”带“挡板”结构,实现电子注能量回收并抑制返流,研制出总效率优于40%、饱和输出回退6 dB效率优于20%的50 GHz螺旋线行波管。     

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...     

V波段空间行波管研制

本文介绍了国内外V波段空间行波管研究进展,给出了作者在V波段空间行波管设计和性能测试结果.V波段空间行波管电子枪采用传统皮尔斯型电子枪,高频采用螺旋线结构,为了提高行波管效率,采用四降压收集极.测试结果表明在工作频带内V波段空间行波管连续波饱和输出功率超过20 W,总效率超过21.8％,行波管动态流通率超过98％,在整个工作频带内行波管饱和增益超过了43 dB.     

X波段脉冲空间行波管研制

本文主要介绍了X波段脉冲空间行波管的研制进展。通过解决大功率抑制返波振荡设计、高效率设计、栅网可靠性设计,研制出X波段1600 W脉冲空间行波管,实现功率1600 W峰值输出功率,效率50%的技术状态。     

W波段阶梯型交错双栅慢波结构行波管的研究

为了提高传统交错双栅慢波结构行波管的性能,提出了一种阶梯型交错双栅慢波结构,并基于此新型慢波结构,提出了新型输入输出耦合结构.在此基础上,设计了一只工作在W波段的带状电子注阶梯型交错双栅慢波结构行波管.计算结果显示,阶梯型交错双栅慢波结构行波管的耦合阻抗更高,从而使行波管在更短的互作用电路长度里,实现更高的饱和增益和互作用效率.在90～100GHz频率范围内,阶梯型交错双栅慢波结构的耦合阻抗大于4Ω,高于传统交错双栅慢波结构;W波段带状电子注行波管高频结构的反射系数(S11)小于-15dB;并且行波管的饱和输入功率仅约为0.7W,可以实现最高输出功率约800W,相应的效率大于7.8%,增益大于30.6dB.     

一种高效率多注毫米波行波管的设计模拟

对某Ka波段7注耦合腔行波管慢波系统进行了模拟,分析了多注耦合腔行波管的单腔冷测特性、周期永磁聚焦（PPM）系统以及PPM聚焦系统下的注-波互作用,模拟结果表明：在中心频率34.5GHz处,其饱和输出功率达到829W,增益43.16dB,带宽约1.4GHz,电子效率高达30.37%。     

利用三维粒子软件计算螺旋线行波管的互作用和三阶互调

采用三维电磁软件CST粒子工作室模拟单信号输入时某Ku波段螺旋线行波管的互作用及双信号输入时该行波管的三阶互调。模拟计算时,采用理想电子注和均匀聚焦磁场,对衰减器采用分段处理,通过设置每段衰减器材料的损耗正切值来表征其衰减量。单信号输入互作用模拟计算结果与实测结果非常接近,通过模拟得到了行波管双信号输入时两个基波信号输出功率以及三阶互调（IM3）产物,并给出输出信号的快速傅立叶变化频谱。