休斯型耦合腔慢波结构正向设计初步研究

针对高效率耦合腔行波管提出一种正向设计的初步方法,可根据设计指标对其慢波结构进行快速的定量设计.其设计思想是在满足带宽内的注波互作用同步条件的基础上,尽可能提高总阻抗.为此提出“带宽相速差之比”参量来描述带宽与同步的关系,并以此参量和Curnow等效电路模型分析了休斯型耦合腔慢波结构的各个参量变化对带宽和总阻抗的影响情况,从而建立慢波结构的正向设计过程;使用这种设计方法,针对给定的Ka波段的耦合腔行波管参数指标进行快速设计,设计结果基本满足指标要求.     

等效电路法计算耦合腔慢波结构特性

耦合腔慢波结构的等效电路模型是实际情况的一种近似,冷测计算结果存在一定误差,特别是在整个冷测带宽内精度不能保持一致。为提高计算精度,通过对等效电路参数的分析,引入参数对间隙电容和耦合槽谐振频率计算公式进行了修正。利用修正的模型模拟了10 GHz~16 GHz的单槽和双槽耦合腔慢波结构,分析了修正参数对计算精度的影响,提出了不同修正方案来提高整个冷测带宽内计算精度,与电磁场数值计算结果最大相对误差为1.6%。计算结果表明修正参数可以将工程经验引入设计开发中,有效地提高等效电路模拟精度,对实际工程设计具有指导意义。     

一种提高行波管效率的耦合结构小型化设计

作为微波功率模块的核心部件,行波管被广泛应用于通信、雷达以及电子对抗等众多军事装备系统中。为解决行波管小型化、高效率的技术难点,针对某X波段螺旋线行波管的输能耦合结构开展小型化研究。采用在螺旋线末端加载调配筒实现输能系统长度压缩的方法,不但可以使行波管的输入窗阻抗变换尺寸缩短33.0%;输出窗阻抗变换尺寸缩短21.4%,而且行波管整管效率得到提升。     

多注耦合腔慢波结构冷测特性研究

对多注耦合腔慢波结构的色散和耦合阻抗特性参数的计算分析方法进行了讨论,特别是边注耦合阻抗的模拟算法.利用准周期边界条件计算了Ku波段五注耦合腔慢波结构色散特性,直接通过定义式得到了-1次谐波纵向电场分布和5个电子注的耦合阻抗曲线.比较了垂直于电子注传播方向截面上x、y坐标轴上电场Ez的分布,以及各电子注耦合阻抗的差别与变化趋势,分析讨论了多注电子耦合阻抗的特点,对实际多注耦合腔行波管设计有一定指导意义.     

耦合腔行波管多级降压收集极的模拟设计

本文中较全面地讨论了多级降压收集极的物理模型.通过分析3个工作频率点高频输出端的电子注特性来设计多级降压收集极:借助电子注层流性参量,对带有再聚焦磁场的散群聚区进行优化,得到磁场参量的初始值;运用电子轨迹等效电位图,确定各电极的初步电位,通过收集极区结构和电极电位的优化得到较高的收集极效率;通过收集极的全面优化使收集极效率得到了进一步的提高;在考虑二次电子发射情况下,对收集极结构和电极电位进行优化,在保证收集极效率的情况下使二次电子回流率为零.模拟结果表明:借助电子注层流参量设计出带有再聚焦磁场的散群聚区使电子轨迹层流性得到较大改善;合理的结构和电极电位能得到较高的收集极效率;二次电子发射对收集极效率影响较大,合理的调节外凸锥形电极的倾角能避免二次电子回流.此设计运用于一耦合腔行波管收集极的模拟计算,达到了良好的效果.     

行波管高频结构及衰减的模拟

本文主要围绕利用3D电磁仿真软件CST(微波工作室)来模拟行波管的高频结构和吸收衰减.本文给出了耦合腔行波管的色散特性计算方法,还给出了前加工及优化后的行波管的色散曲线和驻波比.验算结果表明,前加工的行波管高频结构和吸收衰减存在一些问题.优化后,通频带性能变好,通带变宽,带内波动变小,驻波比变小.     

一种行波管高效率输能匹配结构的等效电路研究

在空间行波管的设计中,改善输能结构的阻抗匹配是一项十分重要的工作。然而对于螺旋线行波管输能系统这样具有复杂边界条件的结构,严格的场分析会带来复杂的计算,如果能将场问题转化为电路问题,求解过程将得到简化。通过在慢波螺旋线末端引入匹配筒,降低了行波管输入端的高频信号反射,进一步分析了匹配筒区域的电流路径和场分布,运用传输线理论,建立了输能匹配结构的一种π型等效电路模型,并给出了元件的参数提取方法,通过改变匹配筒的尺寸和输入信号频率,利用HFSS软件仿真和ADS软件作计算,证实等效电路在10~26 GHz的频带内能够很好地体现输能结构的传输特性,验证了等效电路的正确性和普适性。所建立的等效电路模型可以为匹配筒尺寸的优化提供一定的方向性参考,从而提高输能结构设计的效率。     

双间隙耦合输入腔的计算与仿真研究

根据微波电路及谐振腔电磁场基础理论,建立了双间隙耦合输入腔的等效电路模型,模型考虑了频率偏谐,外观品质因数失配以及电子注电导的影响。推导出间隙电压计算公式和输入端口匹配时腔体外观品质因数与腔体品质因数的关系。分别利用高频软件(HFSS)及粒子模拟软件(MAGIC3D)建立了仿真模型,进行了冷腔及电子注模拟,分析了电子注的电子负载效应对腔体参数的影响。理论计算与仿真与结果一致,证明了等效电路模型的准确性。     

一种行波管高效率输能匹配结构的等效电路研究北大核心CSCD

在空间行波管的设计中,改善输能结构的阻抗匹配是一项十分重要的工作。然而对于螺旋线行波管输能系统这样具有复杂边界条件的结构,严格的场分析会带来复杂的计算,如果能将场问题转化为电路问题,求解过程将得到简化。通过在慢波螺旋线末端引入匹配筒,降低了行波管输入端的高频信号反射,进一步分析了匹配筒区域的电流路径和场分布,运用传输线理论,建立了输能匹配结构的一种π型等效电路模型,并给出了元件的参数提取方法,通过改变匹配筒的尺寸和输入信号频率,利用HFSS软件仿真和ADS软件作计算,证实等效电路在10~26 GHz的频带内能够很好地体现输能结构的传输特性,验证了等效电路的正确性和普适性。所建立的等效电路模型可以为匹配筒尺寸的优化提供一定的方向性参考,从而提高输能结构设计的效率。     

双间隙谐振腔耦合缝调谐结构的分析与模拟

根据双间隙耦合腔等效电路和电磁场理论,设计了加载在谐振腔耦合缝上的调谐结构。建立了加载此调谐结构的谐振腔等效电路模型,通过理论分析得此结构能够对工作在π模式的双间隙耦合腔进行频率调谐,改变重叠模式耦合腔阻抗特性,同时减小对间隙场形的影响。软件模拟与理论分析结果一致,验证了该调谐结构的有效性,为多间隙耦合腔高频电路的研制和进一步展宽速调管输出带宽具有重要的参考意义。     

行波压电微泵的制作和测试(英文)

微泵是微流体芯片发展水平的重要标志.为提高微泵的工作性能,提出了一种新型行波驱动的压电微泵.在设计了不同的微管道结构(锯齿形微管道和直微管道)的基础上,对压电执行器和微管道进行仿真分析和优化设计.采用热键合工艺制作具有不同微管道的微泵,在不同频率的驱动信号下测定行波微泵的频率特性,同时也测量了微泵流速与背压的关系曲线以及电压幅值特性.相比于直管道微泵,锯齿形管道微泵具有更好的工作性能,在26 V驱动电压下,其最大平均流速和背压分别达到33.36μL/min和1.13 kPa.     

杆式行波超声电机运动机理的研究

本介绍了作发展的一种杆式行波超声电机的结构。基于振动和波动理论，深人研究了杆式行波超声电机的运行机理，推导了定子端面上任意质点运动轨迹，证明了在一定的激励条件下，定子端面沿Z向、径向和周向都可形成行波。描述了定子端面某些点的运动轨迹的空间分布。还提出了定、转子问最佳接触角和有效椭圆的概念。这些都为设计高效率的杆式超声电机提供了理论依据。     

双组份Degasperis-Procesi方程的有界行波解?

本文研究双组分Degasperis-Procesi方程的有界行波解。利用平面动力系统的分岔理论,分析了双组分Degasperis-Procesi方程对应行波系统在参数平面不同区域的分岔相图。进而,依据动力系统相轨中的同宿轨、周期轨与非线性波动方程的孤立波解、周期波解之间的关系,在一定的参数条件下,获得了双组份Degasperis-Procesi方程的孤立波解和周期波解,并借助数值模拟给出了部分解的图像。     

多排钢管冲击波压扁行为研究

多排钢管吸能元件在冲击波作用下的大变形问题，对于抗爆结构的吸能装置设计具有重要意义。在单个钢管的动力压扁过程清楚的基础上，根据实验分析了多排钢管受径向冲击塑性行为，建立了八塑性铰机构，描述了钢管压扁位移速度场。给出了塑性铰附近的塑性弯矩值计算方法。     

旋转型行波超声电机理论模型的仿真研究

建立了旋转型行波超声电机定、转子间的摩擦驱动模型，不仅考虑了接触界面上的纵向分布力，而且分析接触力沿周向和径向上的分量，在此基础上结合定子和转子的动力学模型得到了整个电机的机电耦合模型。文章分析了预压力影响电机驱动频率的本质原因，说明该频率不能直接通过分析自由定子得到，最后通过数值计算分析了接触界面力对电机工作频率的影响，取得了与实验一致的结果。     

氮化铝基微波衰减材料在高频行波管中的应用

应用于高频行波管中全匹配吸收模式的微波衰减材料需要具有好的高温稳定性、高的导热率以及高的衰减量.氮化铝基微波衰减材料由于成本低、性能好,已经取代BeO基复合材料而成功应用于实践.综述了AlNSiC、AlN-C、AlN-金属几种复相微波衰减材料的研究现状,比较分析了各体系的衰减特性.AlN-SiC复相陶瓷具有较好的宽频衰减特性,主要衰减机制为介电损耗,但存在难以烧结的问题;AlN-C复相陶瓷微波衰减量较低,限制了其在行波管中的应用;AlN-金属复相陶瓷衰减量大,但选频衰减特性相对比较明显.     

提高制冷剂分流均匀性的分配器连接管结构设计

制冷空调系统采用多流路换热器时,要求制冷剂流量在各流路中均匀分配,其难以实现的主要原因之一是制冷剂流经折弯型分配器连接管时发生气液两相分离.本文提出将分配器连接管从一次折弯方式改为多次折弯方式的降低相分离程度的新思路,并用于连接管的结构优化设计.模拟研究了分配器连接管的折弯角度、折弯半径和管路直径对分流均匀性的影响;将...     

螺旋线行波管慢波组件散热性能的研究

提出了慢波组件散热性能的评价方法——电阻温度系数法，利用此方法对冷弹压法、缠钼带热挤压法、石墨热挤压法及新型的无变形热挤压法制备的慢波组件散热性能进行了实验研究，结果表明无变形热挤压方法比冷弹压法和传统的缠钼带热挤压法制备的慢波组件散热性能好。传统的石墨热挤压法可与无变形热挤压法制备的组件的散热能力相比拟，但石墨热挤压法会引起慢波组件的两次变形，使慢波组件的微波反射点增多增强，从而影响慢波组件的电性能。对国产BeO和进口BN夹持杆组成的慢波组件的散热性能进行了比较研究。同时对镀铜和镀金螺旋线与无镀层螺旋线组成的慢波组件也进行了对比研究。这些结果为制备散热性能好的慢波组件提供了有益的实验结果。     

爆破地震波引起结构响应的频率因素分析

不同的频率成分对结构的影响有着显著的差别,与结构自振频率接近的频率对结构破坏起的作用大,相反则小.对地震波的主频变化规律进行了探讨,简化了计算模型,并根据结构响应对不同频率成分的影响进行验证,对爆破地震波中的频率因素进行了分析.最后提出可以采用多主频进行计算以减小误差.