一种新型的渐变脊径向波导空间功率合成器设计

给出了一种新型的波导渐变脊的设计方法及其在波导空间功率合成器中的应用,该设计方法采用新型复合函数渐变曲线代替了传统的单一指数函数或三角函数渐变曲线,通过优化渐变脊的结构可以达到对频带内引起的谐振进行抑制的目的,并能降低功率合成器中的通路损耗;将该新型波导渐变脊结构用于30~40 GHz的波导空间功率合成器,经测试得到,由渐变脊组成的合成器部分在整个频段内插入损耗不足0.8 dB,整个无源合成器结构的输入端口驻波小于1.35,满足了合成器的使用要求。     

L波段大功率全带宽波导盒型窗

 由于鬼模振荡的存在,普通波导盒型窗很难获得宽频带输出,其相对带宽一般只有20%～30%。提出一种新的适用于大功率螺旋线行波管非对称全带宽波导盒型窗设计思路,通过３维电磁仿真设计与优化,获得了L波段相对带宽达41.4%盒型窗结构设计参数,且频带内无鬼模振荡,考虑匹配过渡段后整个盒型窗驻波系数模拟计算小于1.1。采用此功率输出结构研制的S波段大功率行波管连续波输出功率达3 kW以上,整管实测驻波系数小于1.6。     

高功率同轴波导Ubitron放大器的高频特性研究

 用三维非线性理论，对高功率同轴波导Ubitron放大器进行了研究。该Ubitron放大器采用环形相对论电子注与同轴波导的TE₀₁模相互作用。通过数值模拟，在Ku波段得到了2.24MW的输出功率，其效率为10.9%，带宽为35% 。数值计算结果表明：电子注的自场导致饱和功率减少，频带变窄，增益下降。使用摇摆器幅值渐变，器件工作效率从10.9%提高到12.3%。     

基于同轴波导的1分16功分器的设计与实验

针对高功率固态源多路功率分配技术的需要,设计并研究了一种基于同轴波导的多路功率分配器件。通过分析同轴波导传输特性与阻抗匹配理论,利用电磁仿真软件设计了一种S波段1分16功分器模型,并加工出实物进行实验测试。实验结果表明：该功分器在2.28～2.86 GHz,相对带宽约23%频率范围内,输入端反射系数S11≤-15 dB;在2.37～2.57 GHz,相对带宽约8.1%频率范围内,输入端反射系数S11≤-20 dB;输出幅度不平衡度±0.1 dB,相位不平衡度±5°。该功分器满足输出幅度与相位一致性要求,可应用于S波段百瓦级连续波功率分配。     

基于二维Meniscus透镜的准光功率合成器

为了实现大功率容量和高效率的空间功率合成,将基于波导腔体的二维Meniscus透镜用于毫米波功率合成器的设计.对透镜中传输的主模(TE10波)的散射效应进行了分析,并且设计了匹配层减小透镜结构带来的反射.在30 GHz频率上利用Rexolite介质的Meniscus透镜设计出了10路功率合成器,对不同结构的功率合成器和不同参数的透镜进行了研究,得到了最终的优化结果.CST-MMW的仿真结果表明该功率合成器在30 GHz合成效率可以达到92.6%,并且其80%以上效率工作带宽可以覆盖整个Ka波段.     

基于二维Meniscus透镜的准光功率合成器(英文)

为了实现大功率容量和高效率的空间功率合成,将基于波导腔体的二维Meniscus透镜用于毫米波功率合成器的设计.对透镜中传输的主模(TE10波)的散射效应进行了分析,并且设计了匹配层减小透镜结构带来的反射.在30GHz频率上利用Rexolite介质的Meniscus透镜设计出了10路功率合成器,对不同结构的功率合成器和不同参数的透镜进行了研究,得到了最终的优化结果.CST-MMW的仿真结果表明该功率合成器在30GHz合成效率可以达到92.6%,并且其80%以上效率工作带宽可以覆盖整个Ka波段.     

高功率回旋行波管新型输出渐变段的设计

利用正余弦拟合的方法和半径渐变波导的耦合波理论设计出一种Ka波段TE01模回旋行波管新型输出渐变段。通过Matlab数值计算和HFSS仿真优化,研究了该新型渐变段的反射系数、传输参数、模式纯度、对杂模的耦合等性能指标。计算结果表明:在长度为80 mm、口径由14 mm变化到32 mm的情况下,在30～33 GHz该新型渐变段的传输参数大于-0.000 52 dB,反射参数小于-65 dB,模式纯度大于0.995,对TE02模和TE03模耦合在-40 dB以下。在等长度和等口径下,与Dolph-Chebyshev渐变段进行比较,结果显示在30～33 GHz内,新型渐变段比其传输参数更好、反射参数更小、模式纯度更高等。测试样品的冷测实验结果为在28～35 GHz范围内,其反射参数小于-30 dB,传输参数大于-0.3 dB。     

W波段回旋行波管输入输出段的改进设计

在回旋行波放大器的设计中,输入输出段的性能直接影响到整管输出功率、效率及增益。设计了一种采用渐变过渡段的输入耦合器来减少电子注在前端的截获,而且略微地提高了耦合特性,有效带宽达到4.06 GHz。采用二级切比雪夫渐变波导作为输出结构的耦合输出段,从仿真结果得到,在整个工作频段内,该结构中TE01工作模式的反射低于-20 dB,TE01模向杂模TE02和TE03的耦合分别在-20 dB和-30 dB以下。     

10~45 GHz宽频段同轴输入窗设计

为满足微波管放大器对宽频段输入窗的需求,并保证馈源的真空密封需求,提出并设计了一种适用于宽频段微波放大器的同轴输入窗。该宽频段同轴输入窗采用渐变圆环形陶瓷,材料介电常数为9.3,窗片厚度为2.5 mm, 内径为2.14 mm,外径为5 mm,渐变段长度为6.5 mm。利用三维高频电磁仿真软件CST对其建模分析,并对同轴内外结构尺寸和陶瓷渐变结构进行优化仿真,得出该宽频带同轴输入窗能够在10～45 GHz频带内实现插入损耗小于0.5 dB。     

直线加速器Kanthal合金高功率同轴负载设计及功率分布

 为满足辐照直线加速器的小型化需求,提出利用同轴负载代替波导式负载结构的方案,其关键技术是利用涂敷在加速腔内壁的微波吸收材料直接吸收剩余微波功率。针对面吸收型负载材料Kanthal(Fe-Cr-Al)合金,采用2π/3模式6腔2周期谐振腔结构,运用CST仿真进行S波段同轴负载设计。对涂层涂敷位置及面积对负载腔工作频率和品质因子的影响进行了详细的仿真分析,并得到了满足2 856 MHz工作频率的腔体尺寸补偿值;设计了一种6腔2周期同轴负载,单路衰减可达-18.63 dB。吸波涂层及腔体铜壁表面功率损耗密度的计算结果表明,腔体周向功率损耗呈均匀分布,阑片表面呈抛物线型分布。     

A MICROSTRIP PROBE COAXIAL WAVEGUIDE POWER DIVIDER/COMBINER

A novel power divider/combiner using microstrip probes array in the oversized coaxial waveguide is proposed in this paper. The simple electromagnetic modeling of this power dividing/combining structure has been developed. Analysis based on equivalent circuits gives the design formula for perfect power dividing/combining. A four-way waveguide power divider has been designed and fabricated. The measured results agree well with the simulated results. The measured 15-dB return loss bandwidth of this waveguide power divider is demonstrated to be 28.6% and its 0.5-dB insertion loss bandwidth 41.3%.     

Design of Low-Profile Millimeter-Wave Substrate Integrated Waveguide Power Divider/Combiner

A low-profile millimeter-wave substrate integrated waveguide (SIW) power divider/combiner is presented in this paper. The simplified model of this compact SIW power dividing/combining structure has been developed. Analysis based on equivalent circuits gives the design formula for perfect power dividing/combining. In order to verify the validity of the design method, a four-way SIW power divider/combiner circuit operating at Ka band is designed, fabricated and measured. Good agreement between simulated and measured results is found for the proposed passive power divider/combiner. Experiments on the four-way passive divider/combiner back-to-back design demonstrate a minimum overall insertion loss of 1.5 dB at 31.1 GHz, corresponding to a power-combining efficiency of 84%. The measured 10-dB return loss bandwidth is demonstrated to be 2.2 GHz, and its 0.5-dB bandwidth was 2 GHz.     

Study on the Characteristics of the Rib-Loaded Disk-Loaded Waveguide

The disk-loaded waveguide with bandwidth of only 2%-8% is a kind of narrow band structure. A new rib-loaded disk-loaded waveguide with wider bandwidth than the general one is suggested in the paper. The author develops the method of calculating the axial periodic waveguide by expanding the slow-wave structure's boundary function in Fourier series, so that it can be adopted in rib-loaded disk-loaded waveguide. By the method, the dispersion characteristics and interaction impedance of a Ka band rib-loaded disk-loaded waveguide are analyzed.     

基于波导口的新型Ka频段超导滤波器设计

传统的Ka频段高温超导滤波器设计都是基于同轴接口．本文首次提出了一种新型的波导接口的Ka频段高温超导滤波器,滤波器与波导微带转换集成设计．设计中利用参数扫描技术克服了由于介质非均匀性而引起的频率偏移问题．测试结果表明本文提出的方案可以显著改善滤波器的性能．相对传统的基于同轴接口的设计方案,本文提出的方案可以显著改善滤波...     

A Novel E-Plane Waveguide Filter with Three Metal Irises

This paper presents a novel E-plane rectangular-waveguide filter with three metal irises in Ka bard. Comparing with the conventional E-plane waveguide filter with single iris, a great improvment has been made in stop-band of a band pass filter, and wider pass band compare to normal double metal irises waveguide filter. An analysis is given by mode match method and the conservation of complex power technique [1]. Computer-aided design of a new five-resonator Ka band band pass filter has been presented, good agreement has been observed between theory and measurement data.     

A Compact Monopulse Radial Line Slot Array Antenna at Millimeter Wavelengths

This paper describes the design and performance of a radial line slot array antenna (RLSA) which generates sum or difference far field patterns. The antenna consists of rectangular waveguide to radial line transition, radial line and slot arrays etched on the upper plate of the radial line. A novel rectangular waveguide to radial line transition is designed to build up the dominate TEM mode in radial line to excite the slot arrays which are arranged in concentric rings on the upper plate of the radial line. The antenna radiates linear polarization at Ka band. Monopulse operation is obtained by a sum and difference network which is a compact eight-port comparator consisting of coplanar magic tees. The sum and difference network is waveguide structure whose loss is less than that of microstrip structure at millimeter wave lengths. The monopulse performances can be used in monopulse tracking and anti-collision application etc. Genetic algorithm (GA) is applied to optimize the parameters of the transition and antenna to obtain good performances. Note: Part of this paper has been presented in the oral session ThuA5 on Transmission Lines and Antennas in IRMMW-THz2006 Conference, pages: 535.Number: 376636Title: Radial line slot array antenna at millimeter wave lengths     

脊加载同轴交错圆盘波导的高频特性

提出脊加载同轴交错圆盘波导慢波结构,并用电磁场仿真软件HFSS对其色散特性和耦合阻抗进行了计算,分析了不同结构参数对其高频特性的影响。研究表明:脊加载同轴交错圆盘波导有较好的色散特性,它比非同轴结构的带宽有明显增加,同时可以降低慢波结构的相速,用作行波管慢波结构时可以降低工作电压。脊加载同轴交错圆盘波导是一种全金属结构,散热性能好,损耗低,在毫米波及亚毫米波段的行波管中有较好的应用前景。     

同轴交错圆盘加载波导慢波结构高频特性的研究

采用多导体传输线分析方法, 对同轴交错圆盘加载波导慢波结构进行了理论分析, 得到了这种慢波结构的色散方程; 利用该色散方程, 得到的色散特性与HFSS仿真软件模拟结果符合良好. 分析了结构参数的变化对同轴交错圆盘加载波导慢波结构的色散特性影响. 结果表明: 增加内径和减小慢波结构的单位周期长度可以拓展慢波结构的带宽. 对同轴圆盘加载波导和同轴交错圆盘加载波导两种慢波结构的色散特性进行了比较, 结果表明: 采用圆盘交错加载方式可以减弱色散, 拓展带宽. 研究结果对同轴交错圆盘加载波导在毫米波行波管中的应用具有指导意义. 关键词： 行波管 同轴交错圆盘加载波导 慢波结构 色散特性     

过模同轴转弯波导的设计

介绍了一种过模同轴转弯波导的基本原理,分析了过模同轴波导基模实现高效率转弯传输的条件及转弯过程中的模式问题,设计了中心频率为4.0GHz、转弯角度为45°的过模同轴转弯波导。数值计算结果表明:过模同轴转弯波导在中心频率的基模传输效率大于99%,反射系数为0.04;在3.8~4.2GHz的频率范围内基模传输效率大于95%,反射系数小于0.22。该过模同轴转弯波导的转弯半径约80mm,具有转弯半径小、结构简单、转弯角度灵活的特点,且内部无介质支撑,适用于高功率微波馈线系统中过模同轴波导基模的转弯传输。