W波段带状注耦合腔慢波结构行波管的设计与冷测

对W波段三槽梯形线耦合腔慢波结构(包括大功率输入输出耦合器和射频窗)的加工和冷测进行了研究。此慢波结构由一个矩形波导耦合器馈电,该耦合器由放置在输入腔短边上的三阶阶梯变换矩形波导组成。首先,利用仿真方法研究了慢波结构的色散、互作用阻抗、传输特性和注-波互作用。结果表明,采用三槽梯形线耦合腔慢波结构的行波管能够在91~96 GHz的频率范围内提供大于1000 W的饱和输出功率,并且在94 GHz频点,饱和输出功率最大,可以达到1125 W。其次,采用高精度数控铣床加工出三槽梯形线慢波结构,并将其固定在非磁性不锈钢外壳中。文中给出了带有耦合器和射频窗的三槽梯形线慢波系统的测试结果,表明在90 GHz到100 GHz的频率范围内,S11<-10 dB。因此,三槽梯形线慢波结构在W波段大功率行波管方面具有应用前景。     

W波段带状注耦合腔慢波结构行波管的设计与冷测（英文）

对W波段三槽梯形线耦合腔慢波结构(包括大功率输入输出耦合器和射频窗)的加工和冷测进行了研究。此慢波结构由一个矩形波导耦合器馈电,该耦合器由放置在输入腔短边上的三阶阶梯变换矩形波导组成。首先,利用仿真方法研究了慢波结构的色散、互作用阻抗、传输特性和注-波互作用。结果表明,采用三槽梯形线耦合腔慢波结构的行波管能够在91～96 GHz的频率范围内提供大于1 000 W的饱和输出功率,并且在94 GHz频点,饱和输出功率最大,可以达到1 125 W。其次,采用高精度数控铣床加工出三槽梯形线慢波结构,并将其固定在非磁性不锈钢外壳中。文中给出了带有耦合器和射频窗的三槽梯形线慢波系统的测试结果,表明在90 GHz到100 GHz的频率范围内,S₁₁<-10 dB。因此,三槽梯形线慢波结构在W波段大功率行波管方面具有应用前景。     

多注集成阵列梳齿型行波管模拟与冷测研究

多电子注集成实现微波放大是毫米波行波管获得大功率微波的一种实用化途径,研究了一种多注集成阵列梳齿型慢波结构(MCW).该慢波结构具有天然的电子注通道,同时耦合阻抗明显高于单注的梳齿型慢波结构(DCW).为了验证该特性,使用Ka波段三注集成阵列梳齿型互作用回路进行了仿真和实验研究.互作用电路的材料选取高电导率无氧铜,通过...     

相对论返波振荡器的非线性理论

本文建立起分析相对论返波管注波互作用过程的自洽非线性工作方程组,理论模型中计及了正向波基波与电子注的异步互作用效应、电子注的空间电荷效应.运用四阶龙格一库塔法编制了数值求解工作方程组的Fortran程序,对均匀耦合阻抗型器件和耦合阻抗单阶跃变型器件的效率进行了仿真和优化.数值模拟结果表明正向波基波与同步波在慢波结构起始处的相差,正向波基波与电子注的异步互作用效应能显著地影响相对论返波管效率,均匀阻抗器件运行于最佳状态时,效率可达到27%,耦合阻抗单阶跃变型器件最优化效率可达到50%.     

螺旋折叠圆波导慢波结构的特性

本文介绍螺旋折叠圆波导慢波结构的主要特性：色散关系和互作用阻抗。计算表明，该电路在ｒａ（径向传播参量）较小时，色散强于螺旋带慢波线，但其互作用阻抗较高。若它工作于较大ｒａ值，色散变弱，而仍具有高的互作用阻抗，故可作为宽频带高功率微波放大的电路。     

太赫兹折叠波导慢波结构止带振荡器

为实现太赫兹新频段的开拓,满足太赫兹应用对实用化功率源的需求,研发了太赫兹折叠波导慢波结构止带振荡器。器件工作在慢波结构的止带附近,利用高耦合阻抗的特点,完成强注波互作用,实现大功率、小尺寸的太赫兹源。实验验证的振荡器样管采用了折叠波导慢波结构,工作电压为23.1 kV,工作电流为150 mA,在振荡频率为124.45 GHz时,最大脉冲输出功率达到32 W。实验结果表明,该器件适于作为开拓新频段的探索,能够满足高功率、窄带宽需求的太赫兹应用。     

矩形耦合腔行波管的研究

为了得到高功率、高频率、大带宽的微波源,运用微波仿真软件CST对矩形耦合腔行波管这一新型的大功率器件进行了粒子模拟,得到了23．7kw的峰值输出功率,并且分析了行波管的工作电压与慢波系统的腔体数量对行波管工作特性的影响。结果表明,矩形耦合腔行波管具有较高的功率承载能力。     

螺旋耦合型慢波结构的研究

螺旋耦合型慢波结构,是近年发展起来的一种大功率正交场放大管慢波线。它具有较宽的带宽,较高的耦合阻抗,较大的平均功率容量,易于实现宽带传输匹配,因而获得了比较广泛的应用。本文采用多导体传输线及等效电路方法,对这类慢波结构进行了理论分析,导出了色散特性和耦合阻抗的解析表达式,计算了场的横向分布,运用大量的计算机结果,讨论了慢波结构各个尺寸对色散和耦合阻抗的影响。实验结果证明,本文所给出的结果可供工程设计使用。     

毫米波扩展互作用器件

扩展互作用器件是一种采用慢波谐振系统作为高频互作用电路的真空电子器件,是目前能够在毫米波亚毫米波段提供大功率输出的重要器件之一。本文给出了目前国内外毫米波亚毫米波段扩展互作用器件（EIK和EIO）技术的发展情况,并介绍了扩展互作用器件在毫米波亚毫米波段的技术特点和最新研究趋势。     

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。     

太赫兹扩展互作用振荡器的矩形耦合腔特性研究

本文选用矩形耦合腔作为太赫兹扩展互作用振荡器(EIO)的慢波结构,鉴于其结构的复杂性,采用等效电路方法计算其色散.详细研究了腔体和耦合槽的电路参数,计算了不同结构尺寸、圆形和矩形电子通道的0.12THz和0.225THz慢波结构的色散特性.并采用专业电磁软件,研究了不同结构参数下的色散特性、耦合阻抗和特征阻抗.通过对色...     

同轴型相对论返波管的粒子模拟研究

本文提出和设计了一种Ｘ波段大直径同轴相对论返波管,同时域有限差分法数值计算了器件慢波结构中ＴＭｏｎ模式的色散关系,耦合阻抗,运用粒子模拟程序仿真了器件中波互作用的非线性物理过程,预见了器件输出功率,效率,工作频率,并对器件功率与慢波结构尺寸,电子波束流参数,引导磁场强度之关系进行了优化分析。     

一种能适应低电压大功率应用需求的毫米波耦合腔慢波结构

本文在分析传统耦合腔慢波结构的基础上,提出了一种具有低电压大功率特点的耦合腔慢波结构。该慢结构可以充分利用传统耦合腔慢波结构的成熟工艺,是一种非常有发展前途的毫米波慢波结构。     

多注集成阵列梳齿型行波管模拟与冷测研究（英文）

多电子注集成实现微波放大是毫米波行波管获得大功率微波的一种实用化途径,研究了一种多注集成阵列梳齿型慢波结构(MCW)。该慢波结构具有天然的电子注通道,同时耦合阻抗明显高于单注的梳齿型慢波结构(DCW)。为了验证该特性,使用Ka波段三注集成阵列梳齿型互作用回路进行了仿真和实验研究。互作用电路的材料选取高电导率无氧铜,通过CNC铣削的工艺进行加工。冷测实验发现仿真和测试的结果具有很好的一致性,且在32～39 GHz的带宽内,S_(11)小于-15 d B。在仿真软件CST PIC工作室中,50个周期的慢波结构与三个电子注(每个电子注的电压为12.9k V,电流为67m A)进行注波互作用模拟仿真。仿真表明,MCW在32～36 GHz的带宽内比DCW具有更高的输出功率,增益和电子效率。该器件的最大输出功率约为132.8W,相应的电子效率为5.12%,增益为41.2 d B,大于DCW的1.2%和25 d B。MCW行波管的高功率和高效率特性,使其在基于点对多点传输的毫米波无线系统中具有潜在的应用价值。     

Weibel型不稳定性增益机理的相位条件和宽频带慢波迴旅放大器

正 (一)引言 电子迴旋脉塞(Gyrotron)作为一类新型的快波器件,可在毫米、亚毫米波段有效地产生高功率相干辐射,标志着微波电子学的一大突破。 Gyrotron与普通微波管在作用机理上有很大的区别。它采用光滑波导或过模谐振腔作为高频结构,取代了传统的慢波电路或谐振腔。Gyrotron为快波型器件,而微波管一般为慢波型器件。不久前,有人提出利用慢波互作用的变态迴旋脉塞器件即weibel型器件。Gyrotron快波型器件的作用机理来自迴旋脉塞不稳定性,而Weibel型慢波器件的     

苜蓿叶形耦合腔慢波结构的模拟和验证

苜蓿叶形耦合腔慢波结构是一种高耦合阻抗的慢波线。由于结构复杂,其数学分析及工程设计都非常困难。该文利用三维电磁计算软件Isfel3d,Mafia,HFSS对这种结构的色散特性、耦合阻抗进行数值模拟,在分析模拟结果的基础上,对这种结构做了初步的优化。结果表明,数值模拟与实验结果有很好的一致性,这对改进这种慢波线的工程设计具有重要意义。     

W波段梯形慢波结构返波管的研究

本文采用梯形慢波结构作为返波管的高频系统,研究了一种工作在低电压条件下的W波段返波管。本次研究采用三维电磁仿真软件CST计算梯形慢波结构的色散特性和耦合阻抗;采用PIC软件模拟注波互作用。结果显示:电压范围在5.5~8kV变化时,梯形线工作在104GHz左右,带宽约为1.35GHz。注波互作用仿真结果显示其工作在高次空间谐波处,输出效率在2%左右。     

Ka波段耦合腔行波管注波互作用分析

对Ka波段耦合腔行渡管慢波结构的冷特性、注波互作用进行分析.设计计算出慢波系统的色散特性和耦合阻抗,利用大信号程序得到同步电压和等激励输入功率,最终获得高于300 W的输出功率.并结合实际测试情况,对比实际热测数据与仿真结果,在工作频带内两者数据较为符合,从而对大信号程序进行验证,同时为工程制管提供一定的参考.     

耦合波导中的槽谐振

本文考虑了文献〔1〕为简化问题而忽略掉的槽中横向磁场分量的影响,推广了文献〔1〕给出的结果。利用修正后的联系边界条件,得到槽耦合系统的耦合波微积分方程。在槽失谐点,该方程的一阶近似解和文献〔1〕的结果基本一致;而在槽谐振点,理论分析和现有实验资料表明,槽耦合系统中将出现由槽谐振引起的强耦合。利用这种谐振现象,有可能设计出极短的槽耦合微波器件。     

变阻抗相对论返波管的研究

根据相对论返波管(RBWO)的非线性理论,数值模拟了耦合阻抗单步跃变型RBWO效率与束流参量、耦合阻抗跃变位置、高低耦合阻抗比值的依赖关系,结果表明器件最优化效率可达到50%.设计制造了一个X波段高功率耦合阻抗单步跃变型RBWO,运用全电磁粒子模拟程序仿真了器件中注波互作用过程,预见出器件功率、效率、频率等性能参量.在电子注电流、注加速电压、互作用区长度相同的实验条件下,测得变阻抗器件实验效率约为均匀阻抗型器件效率的2倍.