一种新型微带曲折线慢波结构的设计

设计了一种新型微带曲折线慢波结构,该结构采用双介质杆支撑式的V型平面曲折线慢波电路。利用电磁场仿真软件HFSS对这种新型结构和传统微带曲折线慢波结构进行了分析比较,研究结果表明,新型微带曲折线慢波结构在不改变色散强弱的情况下,工作频段向高频端拓展且耦合阻抗有了很大提高,可以更好地工作在短毫米波段。并仿真分析了结构参数对高频特性的影响,所获得的仿真结果为器件的粒子模拟及计算慢波结构的工作效率奠定了基础。     

Ka波段毫米波耦合腔慢波结构高频特性的实验研究

通过对Ka波段毫米波耦合腔慢波结构进行的实验研究,对比了在两种较典型的色散情况下所对应的高频特性的差异,并进一步探讨了耦合腔慢波结构在不同色散情况下所对应的高频特性的基本规律,最后还列举了进一步改进耦合腔慢波结构高频特性的有效途径,可以为今后的设计工作提供必要的参考。     

Ku波段环圈慢波结构高功率行波管设计

更高的工作频率和更大的输出功率是当前行波管发展的主要方向。为满足Ku波段行波管日益提升的大功率和高效率发展需求,本文在分析慢波结构参数对色散和互作用阻抗影响的基础上,开展了Ku波段环圈慢波结构高功率行波管研究。研究显示,在12.8 kV和0.4 A的工作条件下,环圈行波管可以提供2672.9 W的峰值输出功率,对应的增益和电子效率分别为51.26 dB和26.10%,瞬时3 dB带宽达到2.5 GHz(14～16.5 GHz)。     

适用于Ka波段圆形电子注行波管的半圆形卷绕微带线慢波结构

提出了一种基于开槽介质基底的卷绕微带线慢波结构.由于金属曲折微带线印制在介质基底的半圆形槽中,这种卷绕微带线慢波结构非常适合圆形电子注行波管,从而使得采用这种新型慢波结构的行波管可以利用传统的周期永磁磁场进行聚焦.文章对提出的卷绕微带线慢波结构的色散特性,耦合阻抗,传输特性及注-波互作用进行了分析.和传统的平面微带线慢波结构相比,提出的卷绕微带线慢波结构具有更低的相速、更弱的色散和更高的耦合阻抗,从而使得其适合于低电压、宽频带、小型化的毫米波行波管.将同步电压及直流电流分别设置为6 550 V及0.1 A的情况下,基于该卷绕微带线慢波结构的Ka波段行波管在35 GHz处能够输出42.32 W的功率,对应增益为26.26 dB,且均匀聚焦磁场只需0.4 T.     

行波管慢波系统的新进展—全金属慢波结构

作为大功率，中等带宽行波管用慢波线，全金属慢波系统具有突出的优越性，尤其适合在毫米波行波管中的应用。本文论述了各种新型全金属慢波结构的发展动态，着重介绍了螺旋槽慢波线的基本理论，提出了在我国开展这一领域研究的必要性。     

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。     

螺旋线慢波结构损耗特性研究

本文采用了与其他作者不同的理论模型和计算方法,对螺旋线慢波结构损耗准确的理论分析,考虑了介质夹持杆,管壳和螺旋线金属电导率对损耗的影响。在ＨＰ８５１０矢量网络分析仪上对两种结构的损耗进行了测量,并对螺旋线与能量耦合器之间的阻抗失配引起的误差进行了修正。理论结果与测量结果有较好的一致性。     

耳型折叠波导慢波结构W波段行波管

毫米波行波管具有大功率、宽频带、高增益等特点，广泛用于雷达、高速通信、电子对抗等现代军事装备中。为提高折叠波导耦合阻抗并考虑工程应用性，提出一种耳型折叠波导新型慢波结构。与常规矩形波导相比，工作频带内耦合阻抗提高30%以上，损耗降低10%。研制的耳型折叠波导W波段行波管，在工作电压21.9 kV，电流210 mA，占空比为5%时，10.8 GHz带宽内输出功率大于192 W，峰值功率达278 W，电子效率和增益分别达到6.3%和44.6 dB，行波管工作稳定。     

Ka波段毫米波耦合腔行波管扁波导与慢波系统过渡的模拟研究

采用微波工作室软件研究了毫米波耦合腔行波管扁波导与慢波系统的过渡问题,较之以前的实验模拟法和等效电路法,该方法可以以更高的精度和更大的灵活性定量地研究多个参量变化时对过渡的影响。     

梯形慢波结构的研究

梯形慢波结构是应用于中功率和大功率行波管的一种重要且实用的周期慢波系统,具有结构简单,成本低,功率容量大,散热性好等优点。目前,国内外对梯形慢波结构的研究工作一直在进行中。分析了梯形慢波结构模型,分析了谐振法在运用CST 软件本征模求解器计算色散特性中的理论和过程。在此基础上,设计了工作点为100GHz 和225GHz 的梯形慢波结构尺寸,并研究了梯形慢波结构的尺寸对色散特性的影响。     

平面超材料对曲折线慢波结构行波管效率改善和杂模抑制的影响

针对U型曲折线慢波结构带状注行波管杂模抑制和互作用效率提高等面临的挑战,提出了一种开口菱形超材料结构。在综合考虑电路单元谐振性能、与U型曲折线慢波结构之间的协调配合以及电路实现可行性和结构简单等因素,通过电路设计和数值模拟优化等具体措施相结合,探讨这种超材料对增强注波互作用表面电场和抑制电路振荡的效果。在Ka波段优化的结果表明,这种超材料在抑制杂波和改善注波互作用效率方面效果明显,对此类行波管稳定性提高具有重要意义。     

W波段阶梯型交错双栅慢波结构行波管的研究

为了提高传统交错双栅慢波结构行波管的性能,提出了一种阶梯型交错双栅慢波结构,并基于此新型慢波结构,提出了新型输入输出耦合结构.在此基础上,设计了一只工作在W波段的带状电子注阶梯型交错双栅慢波结构行波管.计算结果显示,阶梯型交错双栅慢波结构行波管的耦合阻抗更高,从而使行波管在更短的互作用电路长度里,实现更高的饱和增益和互作用效率.在90～100GHz频率范围内,阶梯型交错双栅慢波结构的耦合阻抗大于4Ω,高于传统交错双栅慢波结构;W波段带状电子注行波管高频结构的反射系数(S11)小于-15dB;并且行波管的饱和输入功率仅约为0.7W,可以实现最高输出功率约800W,相应的效率大于7.8%,增益大于30.6dB.     

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。     

0.14 THz折叠波导行波管慢波结构设计与加工

使用一种显式方法对0.14 THz折叠波导行波管慢波结构进行了快速设计,并通过解析模型、等效电路模型以及电磁场仿真软件(CST MWS)对结构的色散关系和耦合阻抗进行了计算。计算结果表明,0.14 THz附近的色散较为平坦,耦合阻抗在1Ω左右。为了满足大功率输出需求,对初始结构尺寸进行了部分调整。CST PS互作用模拟结果表明,在0.14 THz附近,输出功率大于1 W。用微电火花(EDM)和微铣削方法分别进行了加工实验,结果表明,两种方法在尺寸精确度上均能满足指标要求,微铣削加工能获得更平整、表面粗糙度更好的槽底。     

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%。     

G波段行波管电子枪设计与实验

设计了用于G波段行波管的聚焦极调制皮尔斯电子枪,电子注电压20 kV,电流50.9 mA,注腰半径0.056 mm,射程10.3 mm。利用热-结构耦合分析和电子注轨迹仿真方法,分析了热形变对电子枪性能造成的显著影响。为了消除电子枪热形变的影响,设计了装配模具进行补偿,并得到了实验验证。该电子枪已用于多种G波段行波管,解决了关键部件技术问题。     

0.22 THz折叠波导慢波结构微细WEDM加工技术

0.22 THz 折叠波导慢波结构具有尺寸小,刚度低,精确度与表面光洁度要求高,结构复杂的特点。若采用微数控铣削加工方式,加工产生的应力易造成零件变形。微细电火花线切割加工技术为无刚性电蚀加工,非常适合慢波结构的微细加工。本文从微能脉冲电源、微细电极丝、表面质量、表面残余应力等方面,介绍了0.22 THz 折叠波导慢波结构微电火花线切割加工技术,实践证明：采用微电火花线切割加工工艺加工出的0.22 THz 折叠波导慢波结构,经测试满足了设计要求。     

同轴内导体盘荷慢波结构注波互作用机理研究

采用理论分析和粒子模拟方法研究同轴内盘荷慢波结构注波互作用的物理机理。采用场匹配理论得到色散方程,通过数值计算得到了准TEM模的色散曲线及不同电子注电压下注波互作用的增长率;采用粒子模拟技术研究了注波互作用的物理过程。结果表明,随着电子注电压的不断增加,器件的工作状态由返波振荡转换到行波振荡;通过对辐射谱特性进行分析表明粒子模拟结果与理论计算结果基本一致。     

一种毫米波微带双频天线阵的设计

文章阐述了利用3个T型功分器设计一个4×1的毫米波微带双频并馈天线阵方案,该双频天线阵的中心频率在32 GHz和35.36 GHz左右,运用Ansoft HFSS软件进行仿真测试,天线阵的增益方向图说明该天线阵主要的辐射方向是上半空,天线阵在32 GHz的增益为12.62 dB,在35.36 GHz的增益为10.72 dB。     

基于悬置微带线的U波段分谐波混频器设计

采用商用DMK2308Ga As肖特基二极管管对,设计了一种U波段分谐波混频器。利用全波电磁场分析算法提取了二极管管对无源部分的寄生参量,建立了二极管管对的等效电路模型,并用于分谐波混频器的设计。测试结果显示:本振功率为10d Bm时,变频损耗在50~58GHz小于14.5d B,与仿真结果基本吻合,证明了所建模型的有效性。