强流RKA 宽带研究

理论分析了影响相对论速调管（RKA）输出带宽的相关因素,同时采用粒子模拟程序分析了RKA 输出带宽随电 子束导流系数,电子束尺寸,中间腔及输出腔参数的关系。理论分析研究表明,输出频宽主要与输出腔入口处调制电流 以及输出腔Q 值有关。模拟中器件稳定工作的参数范围内,随着器件导流系数和输出腔谐振频率对输出带宽有一定影响; 中间腔谐振频率接近注入微波最佳工作频率时,频宽有最大值;电子束尺寸,中间腔以及输出腔渡越角对输出频宽影响 较小。     

宽带相对论速调管放大器输出腔模拟设计

为了展宽相对论速调管放大器的输出段带宽,设计了一种用于S 波段、10%带宽、相对论速调管放大器输出腔 结构。该结构采用重叠模双间隙腔,该腔有两个工作模式（0 模和π 模）。采用三维程序模拟分析发现：两个腔间的圆盘 半径增大时,0 模的谐频率几乎不变,π 模的谐振频率升高即模式间隔增大;当间隙长度增大时,模式间隔减小;当输出 耦合孔的角度在一定范围内由小变大时,模式间隔增大;输出腔半径增大时, 模式间隔减小。本文通过调节以上腔体尺寸 使两个工作模式的频率部分重合增加了输出腔的工作带宽。在束压850kV、束流7.6kA、基波调制深度为90%时、调制微 波频率为2.85GHz 时,采用三维PIC 程序模拟得到2GW 的输出微波功率,3dB 相对带宽约10%。     

强流相对论电子束的纵向自群聚

当一束强流相对论电子束穿过一系列等距离排列的等电位导体,如导电或导电栅网时,由于空间电荷效应,将在纵向形成周期性空间电荷静电场,此民场将使强流相对论电子束纵向群聚,本文对这一非线性物理过程进行了理论和粒子模拟计算,基于此机理,有可能研制出一类新型的高功率微波器件。     

大功率速调管发射机相位噪声特性研究

分析了速调管的工作机制以及输出输入微波的绝对相移,并讨论了速调管发射机相位噪声的内在形成根源,就主要因素推演了发射机的相位噪声与外部电路性能之间关系的计算公式;并针对速调管发射机的相位噪声问题展开了辨析,明确了各种外在和内在因素对于相位噪声影响的因果关系;最后从工程实践出发,提出了4种相位噪声的实用控制方法.     

X 波段三轴相对论速调管放大器的分析与设计

研究了三轴相对论速调管放大器（TRKA）的模式泄漏和自激振荡问题,对干扰模式的电场分布进行了分析,得 知干扰模式在谐振腔中为TM21 模,而在同轴漂移管中耦合为TE21 模。针对干扰模式的传输特点采用在同轴漂移管中加 载吸波材料的方式进行抑制,通过三维粒子仿真软件分析了吸波材料的电导率和几何参数对微波吸收的影响,根据仿真 分析结果,对同轴漂移管中加载吸波材料的TRKA 结构进行了三维模拟研究,结果表明吸波材料能够很好抑制TRKA 的 自激振荡,模拟仿真实现TRKA 输出微波功率1.1GW,效率37%,增益42dB。     

长脉冲相对论速调管放大器杂频振荡的分析与抑制

分析了S波段长脉冲相对论速调管放大器(RKA)输出微波杂频振荡和功率波形包络振荡的主要根源,采用粒子模拟程序对RKA电子束尺寸和阻抗、群聚距离、输出腔有载Q值、引导磁场、注入微波等参数的调节,有效抑制了杂频振荡. 根据分析结果开展了相应的实验研究,得到了较好的实验结果,输出微波由300MW提高到540MW,脉宽由50ns提高到120ns,辐射微波重复频率20Hz,束波转换效率30％,杂频振荡得到了有效抑制.     

X波段同轴多注相对论速调管放大器模拟研究

 设计了工作在X波段的同轴多注相对论速调管放大器,建立了带输入、输出波导结构的三维整管模型,采用三维电磁粒子模拟软件对其高频特性进行了优化设计,对电子束经过输入腔后的束流调制、注入微波吸收情况、中间腔对束流的调制以及输出腔的微波提取情况进行了模拟研究.在输入微波功率为70kW,电子束束压为600kV,束流为5kA,轴向引导磁感应强度为0.6T的条件下,输出微波功率达到了1.3GW,效率为43%,增益为42dB,在较低的输入微波功率和较小的轴向引导磁感应强度的情况下,模拟实现了X波段RKAGW级的微波功率输出.     

影响相对论磁控管效率的因素分析

相对论磁控管与普通磁控管效率形成了极大的反差.本文依据打上阳极表面的电子流剩余能量,分析了同步速度、电子小回旋运动、层流厚度、回旋半径、空间直流电荷场与强高频场对效率的影响,并以经典的S波段A6相对论磁控管为例,数值比较了效率随以上各因素的变化,结果表明:强高频场影响是造成相对论磁控管效率低下的主要原因,此结论通过粒子模拟也得到了证实.     

强流相对论电子束在PPM系统中的传输特性研究

首先对强流相对论电子束在聚焦系统中的传输特性进行了理论分析,给出了束流参数与周期引导磁场峰值大小的关系,然后通过粒子仿真验证了理论分析的正确性,并得到了在一定的电压和通道半径条件下,周期永磁聚焦(PPM)系统能传输的电子束的最大电流。文章为强流相对论电子束周期永磁聚焦系统的设计提供了一定的参考。     

高峰值功率多注速调管的发展

高峰值功率多注速调管是一种新型的微波电真空器件,其广阔的应用前景已受到人们的高度关注。本文详细介绍了国际上已经研制成功和正在研制的几种高峰值功率多注速调管的情况,给出了这些速调管的具体参数,讨论了这些速调管在研制过程中需要解决的关键技术问题。     

四腔强流相对论速调管中高次模振荡的抑制

描述了在四腔强流相对论速调管模拟设计过程中出现的由于腔间耦合产生的高次模振荡现象。分析了这种振荡产生的原因．并从整管结果上探索了抑制这种高次模振荡的方法。利用MAGIC模拟软件,通过研究谐振腔Q值、漂移管长度、以及束波互作用程度等参数的变化对腔间耦合的影响,在极小程度降低输出微波功率的情况,有效抑制了腔间耦合。最终在功率10kW、频率2．88GHz的注入微波激励下,获得了功率3．7GW、效率22％、增益56dB且频谱纯的输出微波,有效抑制了高次模振荡。     

一种大功率速调管发射机的设计和实施

大功率速调管是速调管发展的一个重要方向。文中介绍了大功率速调管的工作原理.简述了它在各个领域中的应用;并且结合某速调管发射机的研制,介绍了大功率速调管发射机的设计要点,对其设计思想和系统组成作了详细阐述,最后给出了发射机的测试结果,指出了目前大功率速调管发射机一些需要改进的地方。     

X频段10 kW速调管功放在深空地面站的应用

速调管因具有输出功率大、效率高、成本低、工作稳定可靠的优点,在微波发射系统中占据着重要的地位。近年来,国内速调管功放取得了较大的进展,连续波输出功率从几百瓦提升到十千瓦。采用固态+速调管放大方案,设计一套X频段10 kW连续波速调管功率放大器,工作带宽为95 MHz。该功放应用于深空地面站,是深空探测发射分系统的重要组成部分。文中主要描述了速调管功放的组成、主要技术性能和测试结果。测试数据表明,X频段10 kW速调管功放工作稳定、可靠,且完全符合设计要求