S波段2 kW连续波功率合成技术

 介绍了S波段基于行波管放大器的2 kW连续波功率合成技术。对大功率合成效率以及影响幅相一致性的原因进行了分析。在分析的基础上设计了2 kW连续波功率合成放大器，阐述了幅度均衡的实现方法、相位均衡的实现方法和合成器的击穿保护措施,并开展了实验研究，实验结果表明：采取幅相均衡技术以后，合成效率大于95％。     

W波段二次谐波回旋行波管放大器的模拟与设计

回旋行波管放大器是一种具有高功率、高频率、宽带宽的毫米波放大器，TE₀₂模二次谐波回旋行波管放大器在保持基波回旋行波管放大器的基础上极大地减小了工作磁场,从而具有广阔的应用前景. 利用两段分布式损耗的互作用结构，有效抑制了绝对不稳定性和回旋返波振荡,避免了模式互作用电路引起的模式畸变，提高了输出功率，在一定程度上克服了谐波互作用较弱的缺点，满足了扩展功率容量和放大器长时间稳定工作的要求. 非线性模拟结果和粒子模型(particle in cell)模拟结果均表明，在工作电压为100k 关键词： W波段 二次谐波 回旋行波管放大器     

S波段宽带大功率耦合腔行波管冷测实验研究

介绍了一只S波段宽带大功率耦合腔行波管的冷测实验进展.测量了该管的色散特性、同步电压、耦合阻抗等高频特性参数,测量结果与模拟值相一致.     

S波段宽带大功率耦合腔行波管冷测实验研究

介绍了一只S波段宽带大功率耦合腔行波管的冷测实验进展. 测量了该管的色散特性、同步电压、耦合阻抗等高频特性参数, 测量结果与模拟值相一致.     

一种小型化脉冲行波管高压电源设计与实现

为满足雷达整机对发射机小型化的需求,针对8～18 GHz宽带脉冲行波管设计了一种小型化高压电源。采用脉冲峰值功率设计方法,结合高压电容储能,实现了行波管在脉冲工作期间高压稳定输出。同时主功率逆变电路采用了移相全桥拓扑结构,高压整流电路采用了碳化硅二极管,这可减轻电源的散热压力,提高高压电源的功率密度。研制的小型化脉冲高压电源,阴极电压-6.5 kV,最大工作脉宽2 ms,峰值功率最大1 600 W。与某型号脉冲行波管联调,在脉冲工作期间行波管输出射频信号功率稳定,测试结果验证了该设计方法的可行性。     

Ka波段耦合腔行波管放大器设计

由于Ka波段耦合腔行波管放大器设计技术取得了较大的发展,已经可以满足军用雷达的严格要求,这种设计技术也受到更多的关注.这里简要介绍Ka波段耦合腔行波管放大器的设计技术.通过介绍Ka波段耦合腔行波管放大器的基本组成、工作原理及设计中仿真工具的运用来说明这种设计技术.用这种设计技术成功设计出了多种耦合腔行波管放大器,在功率和体积方面突破了原有的Ka波段固态和螺旋线行波管放大器的局限,取得了明显的进步.Ka波段耦合腔行波管放大器的设计技术经过实践验证,在输出功率、带宽及重量方面已经取得了重大突破,满足了现代军用雷达的需求.     

并行多注THz折叠波导行波管的理论分析与数值模拟

为了提高THz行波管的输出功率,通过并行多注和功率合成的方法,完成了并行多注D波段折叠波导行波管的理论分析与数值模拟。计算结果表明:单束行波管在0.135～0.157THz频率区间具有很好的色散平坦度,3dB带宽为13GHz,0.14THz处获得了20.88dB的最大增益;多束合成行波管在0.14THz处获得了20.8dB的合成增益,3dB带宽区间合成效率不低于92%。数值模拟表明该方法很好地实现了多路放大信号的合成输出。并行多注行波管具有输出功率大、单束电流小、聚焦磁场低等优点,能够在低发射电流密度条件下实现大功率THz辐射。     

幅相一致行波管非线性理论与计算机模拟

 采用谐波互作用的行波管二维大信号非线性理论，建立了高频电路结构和外部工作条件零散模型，对影响增益、相位频率特性的主要因素进行了理论分析和数值计算，开发了可动态实时显示行波管工作状态的可视化科学计算软件，并利用该软件全面地分析了某管型的幅相一致特性，为新近研制的幅相一致行波管提供了很有价值的计算结果。     

大功率宽频带G波段三次谐波放大器设计研究

针对G波段真空电子器件对大功率、宽频带信号源的需求,开展了G波段三次谐波放大器研究。该放大器利用E波段行波管非线性互作用中的三次谐波电流,通过级联谐波互作用段实现G波段电磁波放大。高性能、实用化G波段宽频带大功率源的设计方案采用非半圆弯曲波导边界折叠波导,利用微波管模拟器套装（MTSS）软件对G波段三次谐波放大器进行模拟优化,结果显示,器件在15 GHz范围内可实现谐波输出功率＞3.6 W,转换增益＞33.3 dB,电子效率＞0.36%。与其他工作在该频段的小型化太赫兹辐射源相比,谐波放大器在输出功率和带宽方面性能优越,为后续开展G波段三次谐波放大器的实际研制工作提供了设计基础。     

W波段折叠波导行波管振荡抑制

为了抑制W波段折叠波导行波管研制中的自激振荡,保证行波管正常放大工作,分析了折叠波导慢波结构中反射振荡、返波振荡和带边振荡的产生原因,开展了折叠波导行波管振荡抑制技术研究,通过优化设计和工艺研究采用周期跳变作为关键技术用于W波段折叠波导行波管的研制。通过模拟检验和实验验证,证明采用了振荡抑制技术后行波管自激振荡得到了有效的抑制,W波段脉冲行波管在20%占空比时脉冲输出功率大于100 W,带宽大于5 GHz。     

2～18 GHz超宽带行波管慢波结构及互作用研究

为满足现代信息化战争对超宽带行波管的需求,对2～18 GHz超宽带行波管的高频慢波结构进行了研究分析。在传统宽带行波管的基础上引入非翼片加载段的正常色散特性,首次实现2～18 GHz 超宽带高频慢波结构设计,最大带宽达到9∶1。同时输出端螺旋线螺距调整为正渐变分布,能够进一步优化低频段二次谐波抑制比,提高高频段饱和输出功率。结果表明,全频带的基波输出功率达到100 W,二次谐波抑制比优于?3 dBc,2 GHz频点二次谐波抑制比优于?5 dBc,为超宽带大功率器件的设计提供了理论基础。     

Design of a Novel Folded Waveguide for 60-GHz Traveling-Wave Tubes

The 60-GHz traveling-wave tube(TWT) prevails nowadays as the amplifier for the satellite communication and electronic countermeasures.The folded waveguide(FW) is a promising all-metal slow-wave structure(SWS)for the 60-GHz TWT with advantages of robust performance,fine heat dissipation,considerable power and bandwidth.A novel FW periodically loaded with rectangular grooves is analyzed for the purpose of gaining higher power and gain.The rf characteristics are investigated by numerical simulation,and the nonlinear largesignal performance of such a TWT is analyzed by a 3D particle-in-cell code MAGIC.Compared with normal circuits,relatively higher continuous-wave power(40-56 W) and similar bandwidth(5 GHz) are predicted by simulation.Meanwhile,the designed operation voltage is 10.5kV,which keeps the low-voltage advantage of the popular helix TWT competitor.The novel FW will favor the design of a broadband and high-power 60-GHz TWT.     

32 W百兆赫兹高重频可调谐单频激光光源

通过对连续种子光源的光强调制,并利用光纤放大器和固体介质放大器结合的混合放大方式,实现了百兆赫兹高重频可调谐单频激光光源。系统在基模输出条件下的最大输出功率为31.9 W,光束质量因子小于1.5,脉冲重复频率达到100 MHz,脉宽1 ns,测量得到的光束线宽小于0.8 GHz。实验结果验证了通过对连续光源进行光强调制获得高重频脉冲光源的可行性,并验证了混合放大方式是获得功率放大的一种有效手段。     

斜入射泵浦宽带拉曼放大

研究宽带条件下非聚焦斜入射泵浦的前向拉曼放大，给出斯托克斯光量放大率随拉曼池气压和泵浦角度的变化，讨论了高功率准分子激光拉曼系统的带宽限制。     

Effect of Cascading Amplification Stages on the Performance of Serial Hybrid Fiber Amplifier

Abstract

This study demonstrates simulation and experimental validation of a wideband serial hybrid Raman/erbium-doped fiber amplifier. Two configurations are adopted; in type A, a Raman amplifier is the first stage, and in type B, an erbium-doped fiber amplifier is the first stage. At low input signal power, the average gain level is 20 dB with a flat gain bandwidth of 40 nm for both configurations. The noise figure in type B is dominated by the erbium-doped fiber amplifier and produces lower values and flatter spectra than in type A. The gain of the proposed hybrid amplifiers is affected more by the second amplification stage.     

Theoretical Study for Folded Waveguide Traveling Wave Tube

A wideband folded waveguide traveling-wave tube (TWT) amplifier has advantages of simpler coupling structures and robust structure over the conventional helix TWT. The phase velocity of waves in folded waveguide is slowed down to the velocity of electron beam. Slow-wave interaction with the electron beam in folded waveguide is studied in a linear fashion. For a cold beam, the linear theory predicts a gain of 2 dB/cm and a bandwidth of 37% at the center frequency of 14 GHz. A closed algebraic dispersion relation for the frequency and the axial phase shift per period is obtained using an equivalent circuit model. Numerical solution calculated from the dispersion relation and three-dimensional electromagnetic code, HFSS simulations predict a mode coalescing in the folded waveguide. And a theoretical phase velocity prediction of the electromagnetic wave in this circuit is verified by HFSS simulations.     

两注THz折叠波导行波结构的增益与传输特性

为了提高太赫兹行波管的输出功率,提出了多个传输信号进行功率合成的方法。首先,对D波段多注慢波结构进行设计及功分器的优化;然后,通过微铣削工艺完成了两注THz折叠波导结构的加工,加工精度满足实际设计要求;最后,利用CST软件对该结构的冷测与互作用特性进行了分析。仿真结果表明:该结构的S11值小于-20 dB,实际测试值在-20 dB左右,两者较吻合。冷测分析表明该结构具有22 GHz（16%）的冷带宽,3 dB增益带宽为12.5 GHz。在各电子注的电压、电流、峰值输入功率大小分别为15.79 kV, 12 mA, 10 mW时,单注结构获得了1.58 W的输出功率及22 dB的增益;而两路信号在互作用完成后,获得了2.91 W的合成功率输出,合成效率不低于90%。通过合成的方法可以有效提高THz行波管的输出功率。.     

0.14THz基模多注折叠波导行波管的理论与模拟研究

为解决THz行波管工作电流过小、输出功率低等问题,提出了基模多注工作模式的折叠波导行波管.首先,获得了基模多注折叠波导色散特性的等效传输线计算模型,并与数值模拟结果进行了比较;然后,对基模多注折叠波导的传输特性进行了模拟计算;最后,通过模拟和理论计算完成了0.14 THz基模多注折叠波导行波管的注波互作用特性分析.电子注参数为12 m A,15.75 k V时,获得的3 d B带宽为25 GHz(128—153 GHz),最大增益为33.61 d B,最大峰值功率为23 W;电子注参数为30 m A,15.75 k V时,在0.14 THz处获得了38 d B增益,最大脉冲输出功率为63.1 W.对比同条件下基模单注折叠波导行波管,3 d B带宽提升了1倍,0.14 THz处输出功率增大了9.66倍,互作用效率增大了3.22倍;当增益相同时,多注方式的互作用长度较单注缩短了33%.该方法能够有效增大THz行波管的工作电流,提高互作用增益及效率、3 d B带宽、输出功率;在增益相同时,基模多注行波管可以做得更短更紧凑.