回旋速调管放大器及其发展评述

回旋速调管放大器是一种具有重要发展前景的高功率相干毫米波源。该文简要介绍了回旋速调管的结构和工作机理,详细评述了国际上回旋速调管的发展状况及趋势,指出了发展中存在的一些关键问题,并提出了自己的建议。     

34GHzTE01模基波回旋速调管高频系统设计与实验

利用场匹配理论,建立了具有突变结构谐振腔的级联散射矩阵。通过数值计算,研究了具有突变结构谐振腔中各模式的反射相移随漂移段半径变化、工作模式的反射相移随腔体半径的变化、腔体中各模式的传播常数随腔体半径的变化、谐振腔的腔体长度和半径的关系,并完成了Ka波段TE01模回旋速调管的输入腔、群聚腔、输出腔的设计。同时给出了一支Ka波段TE01模四腔基波回旋速调管高频系统和整管的优化设计方案。PIC模拟表明：在中心频率34GHz,注电压70kV,注电流11A的情况下,获得了输出功率390kW,饱和增益42.9dB,电子效率50.6%,3dB输出带宽360MHz的结果。 通过样管的热测实验显示在34GHz,注电压70kV,注电流11A,获得了301kW的稳定输出脉冲峰值功率,41.8dB的增益,39.1%的效率,285MHz的3dB输出带宽。     

新型回旋速调管放大器链式群聚腔的模拟与设计

对新型回旋速调管放大器的链式群聚腔—TE模簇腔进行研究，通过三维电磁模拟对其进行分析和计算，讨论了损耗介质对群聚腔Q值的影响，以及内外腔耦合孔数量对谐振特性的影响．模拟计算结果和冷测实验吻合得很好．最后，为正在研制中的Ka波段三次谐波倍增回旋速调管放大器设计了一种链式群聚腔。     

回旋速调管群聚腔研究

本文采用场匹配法对回旋速调管群聚腔进行了理论分析和数值模拟,讨论了两端开孔对腔谐振特性的影响及引入损耗介质层降低Q值方法,给出了一种工作频率为34GHz,工作模式为TE 01的回旋速调管低Q群聚腔的计算结果,结果表明,开孔大小明显影响腔内的谐振特性及驻波分布,损耗介质层的厚度增加将使群聚腔Q值迅速降低,选择适当的腔体结构,损耗介质及其厚度能有效地降低Q值,满足设计要求.     

一种回旋管新型复合开放式谐振腔的性能分析

为了有效利用谐振腔的高次模式,使之在毫米波回旋管等器件中发挥重要作用,该文使用一种新型复合开放式谐振腔结构。通过合理设置内腔壁和耦合孔尺寸,提高了腔中谐振模式的选择性。利用Ansoft HFSS高频分析设计软件,对这种腔中模式的谐振进行了数值模拟计算。结果表明这种新复合式谐振腔结构能够有效抑制竞争模式。     

Ka波段高功率基波回旋速调管高频系统研究

对Ka波段、工作模式为TE021,模的基波高功率回旋速调管的高频结构进行了研究.讨论了群聚腔两端突变对TE02模反射相位和幅值,以及绕射产生的TE01模的相位和幅值的影响;TE01模相干迭加效应和对TE02模场分布形式的影响,通过粒子模拟计算研究了最具破坏性的杂模.优化设计了腔体的尺寸,使得既降低了TE01模对工作模TE02模的影响又有效抑制了最具破坏性的杂模,并得到了34GHz的TE021模四腔回旋速调管放大器设计方案.PIC计算表明:在工作电压70kV,注电流20A,电子横纵向速度比为1.5时,中心频率33.97GHz,输出功率720kW,相对带宽1.5%,电子效率51.4%,饱和增益大干49.7dB.     

8mm回旋速调管的模拟设计与实验

设计了8mm波段回旋速调管，并进行了热测实验，在中心频率34GHz下，得到了最大脉冲功率172kW，最大平均功率大于2kW，增益31．9dB，电子效率23．4％，3dB带宽280MHz，     

高功率回旋行波管新型宽带输出窗的设计

首先利用场匹配理论和传输级联矩阵建立多层介质窗的普遍分析方法,对回旋行波管输出窗进行解析分析,在理论分析和数值计算的基础上得到回旋行波管宽带输出窗的结构和尺寸;然后利用三维高频分析软件HFSS进行仿真和验证.通过热分析和优化设计,在Ka波段获得了平均功率容量达到50 kW,反射系数小于-20 dB的带宽约为3.6 GHz的高性能新型宽带输出窗.冷测实验表明,冷测结果与数值计算结果较为吻合.     

新型高效率二次谐波宽带可调复合互作用回旋管

该文利用回旋管注-波模式耦合理论,提出了返波振荡-速调群聚-行波放大复合互作用回旋管工作原理。理论分析表明,Ka波段二次谐波连续磁调谐复合互作用回旋管的工作效率高达40%,磁调谐带宽为10%。利用该复合互作用工作原理,回旋管振荡器可实现毫米波电磁辐射源的高效率、高功率输出及宽频带连续磁调谐。     

Ka 波段TE02 模回旋速调管带正弦渐变段输出腔研究

利用模式展开与场匹配理论,建立了具有突变结构的开放式波导谐振腔的级联散射矩阵,在此基础上编写Matlab计算程序,通过数值计算,分析了回旋速调管输出腔的腔体长度和半径变化、输出耦合孔的半径和厚度变化、正弦渐变段的长度和起始半径的变化等对输出腔的品质因数和频率的影响,并分析了正弦渐变段的长度和起始半径的变化对反射参数和对杂模的影响。给出了中心频率35.02GHz、Q值为110.1、TE02模带正弦渐变段输出腔的设计参数。同时,在三维高频分析软件HFSS中建立三维模型,进行仿真对比,结果表明:数值计算与三维高频软件仿真结果基本吻合。     

基于介质片加载实现MIMO介质谐振器天线解耦

提出了一种通过在介质谐振器(DR)上表面侧边加载介质片(DS)来实现1×2 MIMO介质谐振器天线(DRA)解耦的新方法。1×2 MIMO DRA采用双层介质基板结构以优化阻抗匹配特性和辐射特性,两DR的边到边间距为0,天线工作在毫米波频段。所加载的DS使得DR内的场重新分布并向DS加载区域以及DS内集中,从而减弱耦合到另一DR单元的场强以实现解耦效果。基于ANSYS HFSS的仿真结果表明天线的-10 dB阻抗匹配带宽为25.6%(22.75～29.43 GHz),带内最大实现了30 dB的隔离度的增强。     

高频功率放大器最佳导通角的理论定义与控制

介绍了高频电子线路中谐振功率放大器的最佳导通角的定义，并通过严格的理论分析，给出了其求解方程，然后利用方程近似解法，通过计算机编程求出了最佳导通角的具体解，并分析了他在具体设计中的应用。     

微波介质谐振器温度系数的快速检测系统

谐振频率温度系数是微波介质陶瓷材料的重要性能参数之一,文中提出了一种微波介质谐振器温度系数的新型快速检测方法,并介绍了系统的测试原理、电路结构和软件组成。该系统对微波陶瓷材料温度系数进行测量时,所产生的系统误差、人为误差最小,可实现精确和快速检测。     

薄膜体声波谐振器的热学分析

采用有限元分析软件Comsol Multiphics构建谐振器三维模型,研究器件结构、材料对其热性能的影响。固态装配型谐振器(SMR)有更好的热传导能力与热应力稳定性。在SMR器件中增加一层SiO2,其最高稳态温度上升7℃。器件最高稳态温度随其谐振区面积的减小而迅速增大。当器件换用高热导率材料时,器件最高稳态温度及其随热耗散功率增加而增大的幅度明显降低。     

圆形镜共焦腔模式分布的有限元数值计算

利用有限元法,对圆形镜共焦腔的模式分布进行数值计算,结果表明：当菲涅尔数较小时,最低损耗模式为低阶模,而菲涅尔数较大时,优先起振的模式为高阶模。     

开环位置激励半球谐振陀螺仪工作原理与误差分析

为了研究半球谐振陀螺仪的工作原理,首先推导了谐振子上振动波腹方位角的表达式,然后建立了振动位移和速度的状态方程,进而求出了状态方程的精确解析解,给出了在角速率输入和存在密度分布不均匀缺陷时的波腹方位角的稳态解和角速率解算误差.最后在开环位置激励下,给出了为保证半球谐振陀螺角速率估计精度的密度四次谐波的取值范围.     

基于新型声表面波单端对谐振器的生物传感器

该文设计并制作了一种基于新型声表面波(SAW)单端对谐振器的金黄色葡萄球菌生物传感器,该传感器采用了叉指电极中间内置敏感区域的谐振器结构。首先基于微扰理论分析了SAW生物传感器的响应机理。然后结合耦合模理论分析,得到了该谐振器的频率响应曲线。通过网络分析仪测量,实际制作的SAW谐振器的频率响应与仿真结果一致,且具有高品质因数的优点。实验中采用该结构对金黄色葡萄球菌进行初步检测,结果表明检测结果线性度较好,为下一步实现SAW传感器特异性实时检测金黄色葡萄球菌奠定了基础。     

低Q谐振腔混合模场匹配分析

对突变两侧加载损耗介质的场匹配进行了解析分析,导出加载损耗介质圆柱波导半径突变两侧场展开系数的复线性方程组.数值求解该方程组,得到入射波在突变两侧产生的反射波及其它模式的场,研究加载损耗介质的突变低Q圆柱谐振腔.本文的理论分析及数值计算直接应用于回旋速调放大器高频系统设计和分析.     

高功率激光器新型谐振变换型开关电源

采用新型谐振技术,成功地研制出激励高功率激光器的零电流开关谐振式开关电源,其工作频率为５０ｋＨｚ,功率转换效率为８２％以上,输出电流为０～８０ｍＡ连续可调,放电电流波动小于±１ｍＡ。实现了功率管的低损耗工作,无需镇流电阻实现稳定放电,使起辉电流及电流的稳定度与放电管气体浓度和气压等无关。