W波段低电压宽带过模矩形同轴曲折波导行波管的研究

提出了一种具有高频率、宽频带和低电压特点的矩形同轴曲折波导慢波结构,所提出的矩形同轴曲折波导工作于过模状态,工作频率较高,同时具有不错的传输特性。设计了一种宽带的双脊加载的波导-同轴转换器,其带宽可以覆盖矩形同轴曲折波导行波管的整个工作频带。所设计的矩形同轴曲折波导行波管工作电压和电流分别为3230 V和150 mA,慢波结构长度为32 mm,PIC仿真结果表明,在76～110 GHz频率范围内,其输出功率超过13.7 W,在108GHz频点,输出功率达到最大值,约为27.4 W,对应的射频效率为 5.65%。     

E波段折叠矩形槽波导行波管的研究

分析了一种适用于E波段81~86 GHz空间行波管的新型慢波结构——折叠矩形槽波导.折叠矩形槽波导来源于传统的矩形槽波导,将E面沿其纵向来回弯曲而形成.利用电磁场仿真软件Ansoft HFSS设计优化并最终确定了E波段折叠矩形槽波导的关键几何尺寸.同时,模拟仿真出了折叠矩形槽波导在中心频率f=83.5 GHz处的耦合阻抗沿x和y方向上的变化趋势,得出其可通过加载带状电子注获得更高的平均耦合阻抗.利用CST粒子工作室模拟得出:折叠矩形槽波导行波管在中心频点83.5 GHz处输出功率为210 W,电子效率达到8.05%.     

曲折矩形槽波导慢波系统的高频特性

对曲折矩形槽波导新型慢波系统的高频特性进行了研究，通过理论分析和数值计算，得到了它的色散曲线和耦合阻抗，并分析了结构参数变化时对色散特性和耦合阻抗的影响。曲折矩形槽波导结合了曲折波导散热能力强、色散特性好、容易加工和矩形槽波导单模工作、低损耗、大尺寸等优点，因此这种新型的慢波系统有可能在毫米波及亚毫米波段的行波管中具有较好的发展前景。     

W波段多种槽加载折叠波导行波管的研究

该文提出了3种槽加载折叠波导行波管慢波结构：三角形、梯形和燕尾形槽加载折叠波导。分析比较了不同槽形状对慢波结构的色散特性和耦合阻抗的影响。利用粒子模拟的方法对W波段4种槽加载折叠波导行波管的非线性注-波互作用进行了研究;在相同的电子注参数和输入功率的条件下,对输出功率、电子效率和增益等参量进行了比较。在多种槽加载结构中,梯形槽加载折叠波导输出功率(255 W)和增益(37.1 dB)最大,电子效率最高(10.7%);燕尾形槽加载折叠波导达到饱和所需要的互作用电路最短(64.2 mm);三角形槽加载折叠波导的3 dB带宽最宽。     

矩形槽波导的模式图

本文用有限元法分析了矩形槽波导。对矩形波导的计算验证了我们的有限元程序是有效的。文中给出的矩形槽波导模式图有助于设计基于矩形槽波导的短毫米波和亚毫米波器件。     

曲折双脊槽波导高功率宽频带太赫兹行波管

提出一种改进的曲折槽波导—曲折双脊槽波导提高太赫兹行波管的功率和带宽.针对这种新型慢波结构设计了一种新的传输波导作为输入输出能量耦合器.从高频特性仿真结果可以发现曲折双脊槽波导可以提高耦合阻抗并扩展带宽.此外, 粒子仿真结果表明当电子注加载27.4kV电压和0.25A电流时, 新型曲折双脊槽波导行波管在中心频率340GHz处输出功率能达到65.8W同时对应增益27.21dB.因此, 曲折双脊槽波导行波管可以用作宽带和高功率太赫兹辐射源.     

任意曲线槽波导色散和损耗特性的高次有限元分析

本文用高次有限元法分析了任意形状槽波导的色散和损耗特性。该方法的有效性和可靠性由实验和其它计算结果所证实。文中对诸如如矩形，三角形，抛物，椭圆和余弦等形状的槽波导进行了系统的研究。计算结果表明，不同形状槽波导具有相近的色散特性，但损耗相差很大，其中Ｖ形槽波导损耗最小，大约是矩形槽波导的一半。文中给出的曲线可供设计槽波导元件和电路时参考。     

W 波段行波管的高效率方法

将相速再同步技术引入基于双排矩形梳状慢波结构的W波段行波管中,利用CST 计算了所需不同周期的慢波结 构的色散和偶合阻抗,在此基础上用MTSS 模拟计算了注波互作用。结果证实：对于由两段周期均匀的慢波结构构成的 W波段行波管,在90~98GHz 范围内输出功率为48.92W~56.44W,电子效率为6.04%~6.96%,增益大于49dB;而对于由 7 段周期跳变的慢波结构构成的W波段行波管,在90~98GHz 范围内输出功率为57.06W~98W,电子效率为6.98%~11.99%, 增益大于50dB;两者相比,电子效率提高1%~4%。     

螺旋槽波导特性的计算与模拟研究

计算了螺旋槽波导的色散特性和群速度,用“准周期边界条件”方法和谐振法模拟计算了螺旋槽波导的色散特性,两种方法的模拟结果与计算都比较一致。此外,还模拟测试了渐变与规则螺旋槽波导连接的匹配性能、螺旋槽波导高频系统的传输特性。结果表明,螺旋槽波导是非常适用于回旋行波管的高频结构。     

一种曲折型波导加热器的设计

本文介绍了一种曲折型波导加热器的设计方法,并给出了实验结果。分析与实验表明,这种曲折型波导加热器可广泛应用于平板状物料的加热与干燥。     

Investigation of the Dielectric-Loaded Folded Waveguide Traveling-Wave Tube Amplifier

The cold-test characteristics of the dielectric-loaded folded waveguide traveling-wave tube (FWTWT) amplifier are investigated theoretically and the Pierce small-signal theory is employed to confirm the results. For the purpose of analysis, the discussions are separated into symmetric case and unsymmetrical case according to the loading form of the dielectrics. The calculation results indicate that both of them, especially the unsymmetrical form, can significantly reduce the phase velocity and flatten the dispersion curve. However, loading dielectric in an unsymmetrical form will lead to a large decrease in the on-axis interaction impedance, thus it is recommended to use the symmetrical form. It is further found that when the thickness of the dielectric is small, i.e. h ₁/a ≤ 0.1, the interaction impedance is slightly affected by the variations on dielectric constant. The Pierce linear theory for a Q-band dielectric-loaded FWTWT amplifier shows that the bandwidth is increased from 15.08% to 27.03% and the operating voltage is decreased from 20.5 kv to 18.6 kv.     

W波段折叠波导慢波结构设计及三维注波互作用模拟

本文综合分析了折叠波导的几何尺寸和电子束参数，运用电磁场软件MAFIA的粒子模拟程序对三维折叠波导慢波结构进行了模拟．模型中，电磁波通过波导模式导入；为了克服较大空间电荷效应造成的电子注发散，使用了纵向聚焦磁场．基于三维互作用模型得到了W波段折叠波导的模拟结果，该结果可以对折叠波导慢波结构的三维互作用性能进行预测和分析．     

圆形槽波导-波纹圆形槽波导模式变换器的仿真设计

应用基于有限元方法的仿真软件HFSS,分析和设计了圆形槽波导-波纹圆形槽波导模式变换器。变换器由具有渐变波纹深度的波纹圆形槽波导构成,可实现TE11到HE11的模式转换。分析表明,变换器的长度和第一个波纹的深度是影响其性能的主要因数。在保持变换器优化长度不变的条件下,调整波纹周期、增加波纹数目和波纹宽度对改善变换器的性能效果不明显。所设计的具有5个渐变深度波纹的模式变换器,在中心频率36GHz上回损可达30dB。变换器实测的结果与仿真分析之结论吻合较好。     

毫米波折叠波导行波管的研究

采用等效电路方法和电磁场仿真软件Ansoft HFSS分析了折叠波导行波管的结构参数对其高频特性的影响,并在此基础上确定了Ka波段折叠波导行波管的尺寸.利用三维非线性粒子模拟软件MAGIC3D建立了两段式折叠波导行波管的模型,模拟研究了切断区长度和位置对折叠波导行波管的饱和输出功率及第2段电路单位长度增益的影响.最后设计了一个工作于33～36GHz的两段式折叠波导行波管,其输出功率的波动小于1dB,最大连续波输出功率达670W,对应电子效率高达7.55％.     

任意槽形矩形慢波结构高频特性分析

矩形慢波结构及其变态具有易于微加工、横向尺寸大、散热好等优点,是一种有潜力工作于毫米波段或亚毫米波段的高频系统.文中利用场匹配的方法推导出了任意槽形状开放式矩形波导慢波结构的统一色散方程,并利用数值计算方法分析了几种特殊槽形状加载慢波结构的色散特性及耦合阻抗,得到三角形结构色散和耦合阻抗均最弱,而倒梯形结构色散最强,耦合阻抗最大.     

基于Klopfenstein理论的Ka波段矩形软波导波纹结构设计

基于Klopfenstein理论,设计了一种矩形软波导的波纹结构,并结合Matlab数值计算软件和AnsoftHFSS电磁软件进行仿真和计算,得到矩形软波导周期结构的最优化模型。     

折叠波导结构的THz振荡辐射源研究

 以折叠波导为基本结构的真空电子器件,具有大功率、宽频带和制造成本低的优点,本文通过深入研究折叠波导振荡器的冷腔结构、色散方程和耦合阻抗,给出了可以产生THz的折叠波导振荡器的基本结构.并利用三维PIC粒子模拟软件进行了三维模拟计算,结果显示,在输入电子注电压为20.6kV,电流为0.12A,磁场为3000高斯时,可得到频率为0.1THz,平均输出功率174W,互作用效率大于7%.     

亚毫米波折叠波导慢波结构的损耗特性研究

损耗是慢波结构的重要参量之一.采用理论与仿真的方法分析了在亚毫米波段(220 GHz)折叠波导慢波结构的导体损耗.在理论模型计算了弯曲波导段的衰减系数,并考虑了波导内表面粗糙度对电导率的影响,从而使模型更接近实际情况.计算结果表明,弯曲波导段的衰减常数大于直渡导段,而且理论模型计算出的每周期折叠波导电路的损耗与高频仿真软件HFSS的结果吻合较好,说明理论模型有较高的精确度.在此基础上,分析了慢渡结构参数变化对损耗的影响.     

不同型号矩形波导在销钉匹配器中的应用

匹配问题在微波技术中极其重要,也是微波系统中一个很重要的环节。利用三销钉匹配结构对连接在微波系统中的矩形波导(如BJ-26和BJ-22型)的匹配问题进行了研究和比较。将不同的销钉插入深度、端口反射系数、等效输入阻抗以及此时的矩形波导型号这些数据联系起来,形成一个对应关系。在微波系统中,调整销钉位置到固定位置可以对接有相同负载的不同型号的矩形波导实现阻抗匹配。