螺旋线行波管注-波互作用三维粒子模拟

结合时域有限差分方法和粒子模拟方法,开发了螺旋线行波管的三维注-波互作用粒子模拟程序。从最基本的电磁场运动规律和力学规律出发,利用高速计算机直接求解完整的麦克斯韦方程组和洛伦兹方程,完成了对C 波段螺旋线行波管的注-波互作用的模拟计算,得到了电子的相位和空间分布以及管子的功率、增益等电性能参量,验证了程序的正确性,为后期优化和设计奠定了基础。     

螺旋线行波管的三维互作用仿真方法研究

采用了CST工作室套装TM电磁仿真软件对一个典型的Ku波段螺旋线行波管的电子枪、磁聚焦系统、慢波结构和注一波互作用的非线性过程进行了三维的静电场、静磁场、粒子跟踪、本征模、粒子模拟的仿真和分析,得到了该行波管电子枪导流系数、慢波结构冷测特性以及输出功率和增益等参数,仿真所得数据与实测数据相符,证明了三维数值仿真全管的可行性,为后期设计和优化奠定基础。     

双槽型耦合腔行波管非线性注波互作用计算方法

建立了双槽型耦合腔行波管三维频域非线性注波互作用模型,推导出参与注波互作用电磁场及粒子运动方程组。根据模型与方程组编写非线性互作用计算程序,模拟注波互作用过程,得到输出功率、增益等性能参数。计算结果与X波段双槽型耦合腔行波管实测数据比较,以验证计算方法的准确性,并对互作用过程中的非线性现象进行分析,希望能够辅助行波管的设计。     

毫米波螺旋线行波管慢波系统高频损耗

基于夹持杆分层螺旋带模型和三维电磁场分析研究了毫米波螺旋线行波管慢波系统的导体和介质损耗。螺旋带模型中介质损耗考虑为纵向传播常数的虚部,给出螺旋带中电磁场的解析解,导体损耗由螺旋线和管壳表面的面电流不连续性获得。三维电磁场分析通过本征模法,求解单周期结构的品质因数和周期储能获得有限导电率导体和夹持杆陶瓷损耗角带来的慢波系统高频损耗。结果表明,毫米波段螺旋线的导体损耗和夹持杆的介质损耗远大于管壳导体损耗,介质损耗与陶瓷损耗角呈线性关系,对高频损耗的影响不可忽略。     

倍频程螺旋线行波管2.5维大信号分析和设计

本文利用2.5维大信号分析程序和辅助分析程序,对一只7-18GHz带宽,2-2.5kW脉冲输出功率的螺旋线行波管进行计算机模拟,电子注感应电流基波分量在螺旋线慢波系统高频场中的相位分析和最佳工作点分析。在此基础上,探讨了色散曲线布局,衰减器配置,切断位置,再同步设计等倍频程螺旋线行波管的设计方法。     

理论分析毫米波螺旋线行波管慢波系统导体和介质损耗

该文基于夹持杆分层螺旋带模型和3维电磁场模型分析,详细研究了毫米波螺旋线行波管慢波系统的导体和介质损耗。螺旋带模型中介质损耗考虑为纵向传播常数的虚部,给出电磁场的解析解,导体损耗由螺旋线和管壳表面的面电流不连续性获得。3维电磁场模型分析通过本征模法,求解单周期结构的品质因数和周期储能,获得有限导电率导体和夹持杆陶瓷损耗角带来的慢波系统高频损耗。结果表明,毫米波段螺旋线的导体损耗和夹持杆的介质损耗远大于管壳导体损耗,介质损耗与陶瓷损耗角呈线性关系,对高频损耗的影响不可忽略。     

浅谈螺旋线行波管的使用

从实用的角度对螺旋线行波管的工作原理、性能参数作详细的阐述,讨论了需要采取的保护措施,最后对螺旋线行波管的储存和老练方法作简要的介绍。     

K波段螺旋线型行波管研制

研制出频带覆盖K波段、输出功率分别为60 W、120 W两种行波管产品,同时在这两种产品的基础上进行部分设计改进,研制出K波段带宽1 GHz,饱和输出功率250 W通讯用的行波管。60 W/120 W行波管采用传导冷却方式,二者具有相同的外形结构及工作电压。该系列行波管采用两级降压收集极,其全频带效率达到30%附近。250 W通信用行波管在前两种管型的基础上采用小型化的结构,有效地减小行波管的体积与重量,同时采用三级降压收集极,其总效率达到40%以上。     

螺旋线行波管可靠性预计串联模型研究

通过对国产螺旋线行波管在现场使用的可靠性数据的收集、整理、分析,建立螺旋线行波管可靠性预计的串联模型。并比较串联模型、回归模型以及299C关于某型行波管的预计值与实际值的接近程度。通过故障模式影响及危害性分析,找出对行波管可靠性影响较大的故障模式。     

宽带行波管螺旋线慢波结构耦合阻抗的计算

金属翼片加载螺旋线电路是多倍频程行波管中广泛应用的慢波结构。本文对这种宽频带慢波结构的重要参量──耦合用抗进行了计算，在很宽的频率范围内，理论计算结果与发表的实验值相当吻合。     

W波段宽带螺旋线行波管设计

提出了W波段螺旋线宽带行波管(TWT)设计方案,论述了高频系统、电子光学系统以及输能系统的计算与模拟。结果表明在80 GHz~100 GHz的范围内,能够得到大于15 W的输出功率,为开展W波段低电压螺旋线行波管的研制工作提供了依据。     

螺旋线型毫米波行波管的散热问题

文章分析了解决螺旋线型行波管散热问题的几种主要方法,包括降低螺旋线的损耗和提高高频慢波结构散热能力。     

Q波段宽带螺旋线行波管研制

针对当前武器装备小型化、多功能特点,研发了一支多用途Q波段螺旋线行波管。该管采用聚焦极电子枪、螺旋线慢波线、PPM聚焦系统和三级降压收集极。适当调节阴极和阳极工作电压可实现Q波段宽频带功率输出,对多用途雷达、电磁兼容、通信装备一体化设计具有重要意义。样管性能：在频率33～39 GHz,占空比70%,峰值功率大于260 W,总效率超过47%,可作为毫米波雷达源,用于地貌绘制和恶劣天气云层厚度探测;在频带40～50 GHz提供最小170 W的连续波输出功率,总效率超过39%,既能拓展电磁兼容实验室频谱,还可应用于高速移动车辆、无人机,通过移动卫星上传视频、图像数据等。     

Ka波段宽带螺旋线行波管研制

主要针对Ka波段宽带高功率螺旋线行波管慢波结构进行了优化设计,旨在提高行波管输出功率和效率,并对返波振荡特性进行了仿真分析。行波管测试结果表明,在工作频段26.5～40 GHz,连续波输出功率大于200 W,总效率超过41%,增益大于31.5 dB。该管可作为Ka波段大功率毫米波功率放大器,应用于各类军事和民用电子系统中。     

S波段耦合腔行波管非线性注-波互作用方程组的数值解

推导了考虑相对论效应的一维非线性注-波互作用自洽工作方程组.借鉴田炳耕的圆盘模型推导空间电荷场.对空间电荷场表达式提出简化假设并使其归一化,该假设将大大节省考虑空间电荷场时的计算时间.编写计算机程序对注-波互作用自洽工作方程组进行了数值求解,利用该程序分析了空间电荷力对注-波互作用的影响,得出S波段耦合腔行渡管的效率,增益和瞬时带宽.计算结果表明:在2.87～3.35 GHz频带范围内效率达到14%以上,增益大于18.5 dB,瞬时带宽达到15%,结果达到设计要求.     

Ka波段连续波500W螺旋线行波管研究

Ka波段螺旋线大功率行波管在大容量的通信系统中具有重要作用,本文介绍了目前大功率连续波螺旋线行波管的现状,对相关技术进行了分析。通过对高频结构的互作用分析、热分析、多级降压收集极等分析,设计了一个Ka波段连续波500 W行波管的螺旋线互作用结构,计算机模拟结果表明可以满足设计要求。     

Q波段行波管的螺旋线结构的热分析

通过ANSYS软件仿真模拟和理论计算相结合的方法对Q波段行波管的螺旋线结构的散热系统进行了热分析,建立了准确的ANSYS模型,仿真模拟结果和理论计算结果较为一致,从而得到了一些有设计参考价值的散热数据。并在该模型的基础上分析了接触热阻对螺旋线温升的影响,为进一步的优化设计提供了一个参考。     

螺旋线行波管中场的数值分析

该文对螺旋线行波管中的场进行了数值分析。研究表明数值求解时主从边界条件的位置决定场传播的方向,螺旋线旋转方向决定场的旋转变化方向。螺旋线外各类夹持杆和翼片对螺旋线内部场分布影响很小,场基本随贝塞尔函数分布,但耦合阻抗变化较大,这主要是由于场受螺旋线外结构影响而影响功率分配。同时,对场的各次空间谐波的研究,特别是零次和负一次空间谐波,有利于准确地求解各次空间谐波的耦合阻抗,对提高螺旋线行波管放大器和返波振荡的大信号注波互作用计算的准确性有重要的意义。     

多注毫米波行波管高频特性及波注互作用模拟

建立了多注毫米波行波管慢波结构,并对其色散特性和耦合阻抗特性进行了模拟与分析,建立43个慢波周期的互作用结构。通过PIC粒子模拟分析电子互作用情况,得到了以下结论:该行波管的工作频率在32.4～34 GHz,输入功率为10 mW时,最高输出功率可达到121 W,增益达40.8 dB。     

螺旋线行波管慢波结构热特性计算专用软件开发

针对行波管慢波结构热分析的必要性,介绍了螺旋线慢波结构的热产生机理,结合ANSYS软件设计了可对不同翼片加载和不同形状夹持杆的螺旋线慢波结构进行热特性分析的专用仿真环境。利用该仿真环境,用户可以在不掌握ANSYS软件的情况下对螺旋线行波管慢波结构的热特性进行模拟计算。