0.14 THz折叠波导行波管中衰减器的设计

0.14 THz折叠波导行波管是一种宽频带高增益器件,容易产生自激振荡,破坏管子的正常工作。在管内加入衰减器是抑制其振荡的核心技术。本文考虑了衰减材料的配比选择,以及结构形状的匹配,运用三维模拟软件对衰减器的吸收和反射特性进行计算,优化并研制出适合0.14 THz行波管使用的衰减器。进行冷测后,其匹配和吸收特性都满足衰减器需求,为制作0.14 THz行波管放大器奠定了基础。     

回旋行波管收集极初始条件的研究

为了确定回旋行波管收集极入口的初始条件,利用CST2009模拟回旋行波管静态电子的运动轨迹,以3D模型,更直观、形象的显示出电子在回旋行波管中的运动轨迹。模拟计算表明,在电子注电压为70kV,电子注电流为10．4A,工作磁场为l.5T时,回旋行波管的电子注发射出的电子最终降落在收集极的530～700mm处。模拟结果为回旋行波管的设计和收集极的热分析提供了有效的依据。     

0.41 THz折叠波导慢波结构分析与设计

在0.14 THz,0.22 THz和0.34 THz折叠波导行波管研制的基础上,讨论了0.41 THz折叠波导行波管慢波结构设计与加工的可行性,分析研究了折叠波导慢波结构弯曲处直角弯曲与半圈弯曲、方形电子注通道与圆形电子注通道对色散特性、耦合阻抗、带宽、冷损耗和增益的影响。考虑了慢波结构中增加理想衰减器对该行波管带宽和增益的影响,得到了0.41 THz折叠波导行波管慢波结构的初步设计方案,为太赫兹折叠波导行波管的继续发展打下了一定基础。     

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。     

0.34 THz折叠波导行波管设计及流通管实验

以0.34 THz折叠波导行波管为研究对象,分析了慢波结构的色散特性、耦合阻抗、冷损耗特性和工作模式等,并按优化后折叠波导慢波结构的要求设计电子光学系统,进行流通管实验,得到电子注通过率大于80%的实验结果。最后对输入输出结构进行优化设计,满足中心频率为0.345 THz,带宽大于10 GHz,输出功率大于20 mW的0.34 THz折叠波导行波管设计要求。     

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%。     

螺旋双脊波导慢波结构的理论计算

本文用理想“螺旋钩”导电模型对螺旋双脊波导的慢波结构参量进行了理论分析计算。从而推导出此慢波导结构的冷、热色散曲线(即有电子注的),藕合阻抗、特性阻抗及衰减常量。计算和冷测实验证明它是毫米波段大功率行波管的理想慢波结构。     

利用CST微波工作室软件改进行波管的性能

计算机辅助设计（CAD）是设计行波管（TWT）的关键一步。本文介绍了利用CST微波工作室软件计算行波管慢波结构的色散和耦合阻抗的原理和方法。并用计算机模拟仿真行波管慢波结构冷特性，结合实际制管，提高了行波管的性能。     

高效率行波管的设计

采用速度渐变和电压跳变使行波管的电子注与电路中的波速再同步,改进了效率。文中详细叙述了二种采用降压收集极的 X 波段行波管的设计。     

W波段行波管功率提升研究

行波管为发射机提供放大信号,其输出功率直接决定着系统的作用距离,是系统的核心部件之一。本文从提升电子效率和电子注功率两方面开展研究,以提升W波段行波管输出功率。基于折叠波导互用电路相速跳变设计,研制出8 GHz带宽内输出功率大于250 W的W波段行波管。提出非半圆弯曲折叠波导与相速跳变技术结合的设计方法,使W波段行波管输出功率和电子效率最高分别达到647 W和13.4%。提出一种四端口式高频结构和一种双弧弯曲折叠波导慢波结构,大幅提升了行波管对工作电流的聚焦能力,基于两种新型结构的创新研究,完成了千瓦级W波段行波管设计。     

电子注形状对行波管性能的影响

用于行波管中的大多数电子注都不是很理想的,电流密度随距离和半径而变(即出现了电子注扇形波动)。电子注由于其初始的形成及聚焦特性而存在非层流性,这种非层流性在周期永磁聚焦的管子里非常普遍,而在双模周期永磁聚焦行波管里将显得特别严重。具有这种非层流性的电子注可以用层流电子注来近似,但认为电子注电流密度随电子注半径和电路距离而变。电子注形状不同于理想电子注的主要影响是使行波管的效率降低为理想电子注所产生效率的1/2到1/4。效率的降低强烈地依赖于电子注的尺寸和形状。大多数计算机程序使用具有均匀电流密度的电子注,其电流密度是半径及距离的函数。本文介绍由两个不同的计算机模型所得到的结果,一个和电子注形状(指半径)有关,另一个和电子注扇形波动(即距离)有关。     

引起行波管增益幅度相位波动的一种原因

无内反射的理想行波管小信号和大信号互作用理论不能解释行波管的增益和相移随频率快速波动的现象,但这种现象在行波管中不同程度地存在,并严重影响行波管的总体性能,特别是影响行波管幅度和相位的一致性.本文通过对具有高频不连续性的行波管进行建模分析,用表征不连续性的反射系数的幅度给出了行波管增益和相移峰-峰值的量级,对控制相位一致性行波管的不连续性提供了依据.     

电真空器件

0210526相对论行波管色散特性分析〔刊〕/谢鸿全//强激光与粒子束.-2002,14(1).-11l～114(K) 数值计算了一种填充等离子体的波纹波导结构的行波管,在强引导磁场下,被一环形相对论电子注驱动的小信号增益。详细地分析了等离子体的浓度、电子注的电压、电流及其在慢波结构中的传输位置对行波管的增益、带宽和中心频率的影响。参12     

正弦波导慢波结构的研究

提出了一种新型的可用于产生、放大毫米波和太赫兹波的正弦波导慢波结构。该结构有天然的带状电子注通道,具有低欧姆损耗和弱反射,且易于加工等独特性质。计算了慢波结构的高频特性,粒子模拟分析了该慢波结构在220GHz行波管及220GHz返波管中的应用潜力。研究结果显示,正弦波导将是一种很有潜力的可应用于大功率毫米波及太赫兹辐射源的慢波结构。     

行波管非对称收集极的研究

目前行波管正朝着小型化、大功率以及高频率三个方向发展。对行波管的收集极进行一维或者多维尺寸的非对称改进是行波管小型化的重要途径。椭圆收集极相对传统圆收集极具有内表面面积大、一维尺寸小等优点,是一种非常可取的收集极形状。根据轴对称电场几何相似性定理,在收集极入口通过类似四极透镜作用将圆柱型电子注压缩成为类椭圆形电子注,更利于椭形收集极对电子的回收。利用计算机辅助设计软件对重新设计的行波管椭圆收集极进行仿真,为非对称收集极设计提供参考[1]。     

高效率曲折槽波导毫米波行波管设计、制造和冷测

本文提出一种适用于工作在毫米波段(85～110 GHz)的带状注高效率曲折槽波导毫米波行波管,并进行了参数优化设计、加工制造和冷测实验研究.曲折槽波导首次采用一次改变周期相速跳变技术提高带状注毫米波行波管电子互作用效率.文中加工制造了三种不同周期个数(包含相速跳变和均匀相速两种类型)的曲折槽波导,并进行了S参数测试,其...     

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。     

休斯公司的行波管(三)

用于电子对抗的脉冲行波管休斯公司以宽带的千瓦级螺旋线行波管提供许多反电子措施系统使用。在所有重要的频段上,休斯公司都有行波管产品。它的千瓦级脉冲行波管覆盖18千兆赫以下的频率。图1示出典型的倍频程、脉冲运用螺旋线行波管的高频参数,这些管子已应用于通常的反电子措施系统中。这些行波管采用牢固的金属—陶瓷结构,适用于机载或弹载系统。此外,它们还采用了阴影栅电子枪、周期永磁聚焦,能量耦合器采用同轴接头。     

电真空器件

001609835GHz 三次谐波低电压回旋管理论研究[刊]/黄勇//电子学报.—2000,28(3).—73～76(C)0016099脊加载环板行波管高频特性的研究[刊]/宫玉彬//电子学报.—2000,28(3).—64～68(C)脊加载环板行波管是一种频带相对较宽的大功率行波管,本文用场匹配和变分原理相结合的方法,研究了脊加载环板慢波结构的导波特性及这种行波管的小信号、大信号特性,讨论了结构的几何尺寸及电子注参量对慢波的传播特性、小信号增益及注-波互作用非线性效应的影响。本文的结果将为脊加载环板行波管的设计提供理论基础。参10     

高功率毫米波回旋行波管宽带输出窗设计

首先利用场匹配理论建立传输级联矩阵对回旋行波管输出窗进行解析分析。在理论分析的基础上,通过数值计算得到回旋行波管宽带蓝宝石输出窗的初步结构和尺寸,然后利用三维高频分析软件HFSS进行仿真验证。通过大量计算与仿真,为Ka波段TE01模回旋行波管设计出驻波比小于1.2的输出带宽约为6GHz,相对带宽大于17%的高性能3层窗片结构蓝宝石输出窗。通过冷测实验研究表明仿真计算结果与冷测结果基本一致。