一种Ka波段回旋行波管输出窗设计

针对Ka波段回旋行波管输出窗介质窗片易打坏的问题,引入了3层介质厚窗结构和液冷结构。利用微波网络场匹配理论建立传输级联矩阵的方法对多层窗片结构输出窗进行研究,给出Ka波段回旋行波管一种新型中间液冷结构输出窗的参数,通过CST进行仿真验证和优化处理,并进一步结合热损耗公式和ANSYS Workbench对输出窗进行热分析,在26.3~35.7 GHz频带范围内,实现S_(21)>-0.5 d B。     

回旋行波管分布式介质加载高频结构研究

利用线性理论对Ka波段工作模式为TE01模的回旋行波管进行了稳定性分析,计算了介质加载条件下工作和寄生模式的传播损耗,以及不同传播损耗下工作模式的起振电流;对不同介质加载条件和工作电流,给出了3个主要寄生模式的起振长度;确定了介质加载厚度以及相对介电常数等参数。计算结果表明,在优化得到的介质加载条件下,寄生模式在其各自振荡频点的单位长度传播损耗大于抑制各寄生模式返波振荡所需最低损耗值要求;工作模式起振电流大于设计所需工作电流;寄生模式的起振长度大于设计的介质加载段和未加载段长度;设计的介质加载参数能够满足抑制工作和寄生模式自激振荡的要求。利用优化设计的高频结构及介质加载参数,进行了整管热测实验,得到了输出功率160kW,饱和增益40dB,效率22.8%以及3dB带宽5%的回旋行波管。     

W波段回旋行波管输出结构的优化设计*

在回旋行波管的设计过程中,输出结构性能的高低直接影响到整管增益的高低以及输出功率的大小。采用切比雪夫渐变波导作为耦合输出段,通过对轮廓线的计算程序进行改进,将中心频率作为可变量进行了修正。仿真结果表明,长度为75mm改进后的切比雪夫渐变结构不仅能抑制工作模式向杂模TE02和TE03的耦合,还能有效减少工作模式的反射。在整个工作频段内,杂模TE02和TE03的耦合系数分别低于-33dB和-65dB,TE01模的反射系数低于-20dB,TE01模的传输系数高于-0.01dB。     

Design of a 30.5 GHz Transition for Gyro-TWT

A 30.5 GHz circular transition used to transmit TE₀₁ mode is proposed because of no suitable one available. Calculations and simulations indicate that it can transmit TE₀₁ mode with transmission efficiency over 0.99 (within a bandwidth of 3 GHz). At the same time, the good performance of it has been demonstrated in experiment. Furthermore, the transition has only a length of 80 mm much shorter than linear or the other nonlinear ones. Such short length is very helpful for construction of a compact microwave device.     

螺旋波纹波导回旋行波管的模式耦合机制

从波导的等效边界条件出发,结合波导的激发方程组,通过数学推导说明了螺旋波纹波导回旋行波管的模式耦合机制。TE_1,1模会在螺旋波纹波导中耦合出TE_-2,1模,并且通过计算说明TE_-2,1模主要和TE_1,1模的空间-1次谐波发生耦合。     

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。     

EHF频段回旋行波管放大器的模拟研究

相对于UHF和SHF频段,EHF频段在抗干扰、低的截获率和在高空核爆炸情况下,地球至卫星上行链路具有最小中断时间等方面所显示出的优势,备受各国关注。通过对回旋行波管中的寄生振荡、工作磁场等问题的研究和PIC粒子模拟,讨论速度比a和工作磁场B对输出功率和增益的影响。PIC粒子模拟表明,在电子注电压为70kV、电流13．5A、工作磁场为1．61T时,EHF波段基波回旋行波放大器得到370kW的输出功率、52dB的增益和39．5％的效率。     

回旋行波管发射机的调制器研制实践

随着毫米波技术的发展,毫米波雷达也得到了更深入的研究和进一步发展,本文描述了回旋行波管的特点和应用要求,探讨了三种调制器在回旋行波管发射机中的应用情况,最后介绍了回旋管发射机的发展趋势和意义。     

V形杆夹持翼片加载螺旋线的色散特性

Ｖ形杆夹持、翼片加载的螺旋线但波结构很适合于宽频带行波管应用。本文对不同的翼片加载结构的色散特性进行了计算，计算数据与实验测量结果一致性较好。最后讨论了Ｖ形杆与圆形杆夹待时的介质负载和色散特性。     

回旋行波管介质加载结构色散特性测量实验研究*

文章研究了回旋行波管介质加载高频结构中TE01 模式色散特性的测试方法,给出了测试结果并和理 论计算进行比较,根据测试结果分析了色散特性对回旋行波管输出特性的影响,同时预测了互作用的输出特性并和 实际测试结果进行了比较。     

Nonlinear Analysis of A Slotted Third-Harmonic Gyro-TWT Amplifier

The distribution of RF field of the slotted cylindrincal waveguide is discussed and the self-consistent nonlinear theory of the beam-wave interaction is presented in this paper.The behavior of the 95-GHz slotted third-harmonic gyrotron traveling-wave amplifier (gyro-TWT) with a uniform section is simulated by a Runge-Kutta algorithm code for an axis-encircling electron beam with velocity spread. Some important relations in the process of the beam-wave interaction are abtained and analyzed.     

Ka波段谐波倍增回旋行波管绝对不稳定性分析

为了保证Ka波段谐波倍增回旋行波管放大器稳定的工作。在回旋行波管线性理论的基础上,用自编程序数值求解其小信号色散方程,得到不同工作电流下方程的根随归一化频率变化的关系图,结合工作模式绝对不稳定性发生的条件,得到了不同条件下Ka波段谐波倍增回旋行渡放大器基波段TE01,模绝对不稳定性的起振电流,并给出了其产生的物理解释。通过分析讨论绝对不稳定性的起振电流随电子注横纵速度比和引导磁场的变化关系。最终从理论上确定了保证放大器稳定工作的电流大小为10A。     

螺旋波纹波导回旋行波管非线性理论研究

非线性理论是一种以驻波互作用过程为对象的大信号理论,它能准确地反应电子与波的互作用过程,计算输出功率、效率等其他非线性理论问题。采用非线性理论中的自洽非线性理论和耦舍波理论对螺旋波纹波导回旋行波管进行研究,结和电子运动方程和互作用方程,反映电子运动和场的激励相互演变过程。     

Self-Consistent Nonlinear Simulation of a Severed Slotted Gyro-TWT

The behavior of a two-stage slotted Gyro-TWT amplifier is evaluated with a self-consistent nonlinear slow-timescale simulation code. The effects of the sever position and the lengths of the first section, sever, and the second section on beam-wave interaction are discussed in this paper. And the influences of the magnetic field and the electron beam's velocity spread on efficiency, gain and bandwidth are also simulated and discussed in detail. The electron beam we employ encircles around the axis of the wave guide.     

考虑螺带厚度的纵向导体加载螺旋慢波特性分析

考虑非翼片区角向高次模式以及螺带厚度,运用场匹配方法参考脊加载环板慢波结构的边界条件推导得到翼片加载螺旋慢波结构的色散特性方程;并运用MAFIA软件对该结构进行模拟计算,将理论结果与模拟计算进行比较,其误差范围基本满足设计精度的要求,并讨论了不同翼片结构参数对色散特性的影响,为各种类型的翼片加载螺旋慢波特性的计算提供了一种参考方法。     

太赫兹翼片加载折叠波导行波管放大器的研究

翼片加载折叠波导电路是一种改进型的行波管互作用电路。与原始结构相比,它具有提高的耦合阻抗、扩展的横向尺寸以及更加灵活的设计能力,因此适合工作在太赫兹频段。首先采用理论模型设计了工作频率0.22THz的慢波结构;然后采用三维粒子模拟技术对翼片加载折叠波导行波管放大器的非线性性能进行了研究。结果显示,新型结构具有高的互作用效率和宽频带放大的能力。在中心工作频率220GHz处,2mW的驱动功率下可以得到4W的饱和输出功率,对应的电子效率和增益分别为2.47%和33dB（考虑了电路的导体损耗）;恒定功率下扫频模拟显示,放大器的瞬时3dB带宽可达13.6,频率范围覆盖205～235GHz。     

回旋行波管高质量阴极及电子枪研究

回旋行波管对回旋电子注参数（纵横速度比、速度零散等）非常敏感,实验中需进行电子参数调节,高质量电子枪研制是整管设计核心之一。基于理论分析、结构分析及热分析等对回旋行波管电子枪进行改进设计,对阴极、热子进行优化设计,研发的电子枪速度零散＜2%,优于国际报道的3%。项目在热分析和形变分析基础上,改进了阴极结构及制备工艺,显著提高了热子加热效率,将阴极加热功率从100W降低至50W左右,提升了阴极发射的均匀性和稳定性,10%工作比下长时间工作稳定、可靠,有效保障了阴极寿命,新研电子枪在Ka频段回旋行波管装管实验,脉冲功率100kW,平均功率10kW,连续工作稳定、可靠。     

Improving the Gain-Frequency Performance of Cascaded Single-Stage Distributed Amplifiers with Bandpass Filter Structure

In this paper a bandpass filter structure is proposed for realizing the artificial transmission lines of cascaded single-stage distributed amplifiers (CSSDA) and the basic analysis and design of the bandpass structured CSSDA (BP-CSSDA) is demonstrated. Some of the lower frequency region in the gain-frequency band of the CSSDA is not utilized due to presence of the bias components in traditional design methods. By using the bandpass structure for the realization of artificial transmission lines, the unused portion of the gain-frequency band can be utilized. Therefore, one can obtain more bandwidth using the bandpass type artificial lines in the CSSDA than using the lowpass type lines. The gain of a CSSDA can be increased, by increasing the interstage termination impedance (Z _0int) without compromising the bandwidth. In this paper, a graphical method for determining the optimum Z _0int is introduced. Simulation results showing the advantage of using the BP structured artificial lines in the CSSDA is provided.     

一种有限厚度翼片加载螺旋线色散特性及耦合阻抗研究

翼片加载螺旋线慢波结构广泛应用于大功率、宽频带行波管中.一般的计算未考虑翼片加载所引起的角向空间谐波,本文考虑空间谐波,建立了有限厚度翼片加载螺旋线慢波结构的模型,推导出实用的色散方程和耦合阻抗表达式.利用导出的方程对实际行波管的螺旋慢波结构进行计算,并与测量结果和简单翼片模型进行了比较.首次通过分析的方法得到加载翼片有最佳中心夹角(θ)存在.     

Waveguide Cross Section and Background Magnetic Field Tapers for Broadbanding a Gyro-TWT

The gyro-TWT in a cylindrical waveguide of linearly-tapered cross section was analyzed for the gain-frequency response, using the Pierce-type gain equation. The taper in the waveguide cross section was adjusted for wide device bandwidths, either by changing the taper angle, while keeping the interaction length to be constant, or by changing the interaction length, while keeping the initial and final radii of the waveguide constant. Tapering led to the prediction of wide bandwidths, though at the cost of gain, as compared to a non-tapered device. The range of the DC background magnetic flux density relative to its grazing-point value was identified as a crucial parameter for large gains, with appreciable bandwidths, and minimum mode mixing in a tapered device, the latter in general facing more mode competition than a non-tapered device.