毫米波静电聚焦行波管电子光学系统的设计

介绍了静电聚焦方式在毫米波行波管中的独特优势,分析了周期静电聚焦场的建立方法。基于某Ka波段行波管,首先根据指标要求设计了强流电子枪并选择类梳齿状结构作为其慢波电路,然后对电子枪和类梳齿状慢波电路组成的电子光学系统进行了模拟计算,最后对慢波电路的关键尺寸进行了容差分析。结果显示,在周期静电场的作用下,电子注全部平稳地通过了慢波系统。良好的静态通过率为后续高效率的注-波互作用奠定了基础,证明了利用静电场聚焦毫米波行波管中大电流密度电子注的可行性。     

可控聚焦型减速场能量分析器的设计分析

基于之前减速电场能量分析的设计与实验,针对实验中出现的绝缘性不好、能量分辨率不高等问题,对原结构进行了改进与仿真分析,以更好地实现行波管电子枪电子注及注波互作用后电子注参数的精确测量和分析,为行波管的设计、性能改进和研制提供参考。该可控聚焦型减速场能量分析器结构将高压圆筒与减速栅网进行电气绝缘隔离,并在二者之间设置一个可控的小电压,产生的第二个静电透镜对发散的电子注产生加速会聚的作用,以削弱在第一个透镜聚焦作用的薄弱区域空间电荷效应及电子注发射角等因素对注发散的影响,调整粒子轨迹倾斜度和分辨率。同时,整体结构在不影响测试精度的情况下向小型化和轻型化发展。应用CST粒子工作室对不同粒子界面处粒子分布及整体场结构进行模拟,然后用Matlab软件进行数据处理并导出关键参数。着重分析结构性能的优化和提升在分辨率及半峰值全宽度等参数上的体现。结果表明该能量分析器适用于几keV到10 keV的强流电子注的测量。     

三模重叠双间隙耦合腔型输出回路的仿真设计

为扩展速调管输出回路的带宽,进一步分析了双间隙耦合腔的模式重叠理论,说明了实现三模重叠的可能性,采用等效电路法计算了三模重叠双间隙耦合腔型输出回路的阻抗频率特性。以中心频率3 GHz的输出回路为例,建立了3维计算模型,给出了设计这种输出回路的步骤和结构参数。用场分析法计算了间隙阻抗频率特性,结果表明：此输出回路2 dB相对带宽接近15%,加载滤波器后1.5 dB相对带宽可达19.3%。     

阶梯槽交错双栅慢波结构高频特性理论和模拟

本文基于一种阶梯槽交错双栅周期慢波结构模型,获得了该结构中的电磁场分布公式.通过场匹配方法,求出了该结构的高频色散方程和耦合阻抗表达式.以W波段行波管用的阶梯槽交错双栅为例,利用本文公式和CST-MWS电磁软件比较计算了色散和耦合阻抗特性,分析了阶梯尺寸参数对高频特性(基模色散、+1次空间谐波归一化相速和耦合阻抗)的影响.结果表明,理论和CST-MWS软件模拟有很好的一致性;相对矩形交错双栅,改善了色散特性,拓展了基模带宽,同时具有足够大的耦合阻抗和适合工程应用的机械强度,在一定程度上可以弥补矩形交错双栅周期慢波结构的不足.     

三模重叠双间隙耦合腔型输出回路的仿真设计

 为扩展速调管输出回路的带宽,进一步分析了双间隙耦合腔的模式重叠理论,说明了实现三模重叠的可能性,采用等效电路法计算了三模重叠双间隙耦合腔型输出回路的阻抗频率特性。以中心频率3 GHz的输出回路为例,建立了3维计算模型,给出了设计这种输出回路的步骤和结构参数。用场分析法计算了间隙阻抗频率特性,结果表明：此输出回路2 dB相对带宽接近15%,加载滤波器后1.5 dB相对带宽可达19.3%。     

可控聚焦型减速场能量分析器的设计分析

基于之前减速电场能量分析的设计与实验,针对实验中出现的绝缘性不好、能量分辨率不高等问题,对原结构进行了改进与仿真分析,以更好地实现行波管电子枪电子注及注波互作用后电子注参数的精确测量和分析,为行波管的设计、性能改进和研制提供参考。该可控聚焦型减速场能量分析器结构将高压圆筒与减速栅网进行电气绝缘隔离,并在二者之间设置一个可控的小电压,产生的第二个静电透镜对发散的电子注产生加速会聚的作用,以削弱在第一个透镜聚焦作用的薄弱区域空间电荷效应及电子注发射角等因素对注发散的影响,调整粒子轨迹倾斜度和分辨率。同时,整体结构在不影响测试精度的情况下向小型化和轻型化发展。应用CST粒子工作室对不同粒子界面处粒子分布及整体场结构进行模拟,然后用Matlab软件进行数据处理并导出关键参数。着重分析结构性能的优化和提升在分辨率及半峰值全宽度等参数上的体现。结果表明该能量分析器适用于几keV到10keV的强流电子注的测量。     

行波管；集成极靴式磁聚焦系统；磁感应强度；数值模拟

集成极靴式互作用系统在高频段行波管中有着巨大的应用潜力,而在其设计和应用过程中,最大限度地克服横 向磁场是一个十分重要的问题。介绍了集成极靴式互作用系统的结构单元、工作原理和比较优势;基于一段特定几何尺 寸的集成极靴式互作用系统,先定性分析了影响其磁场分布的关键参量,然后利用CST 静磁工作室详细研究了各个参量 的变化与其磁场分布的相互关系。计算结果不仅可以进一步加深对矩形磁钢磁场分布的认识,也为集成极靴式互作用系 统的在高频段行波管中的应用奠定了基础。     

太赫兹时域频谱仪用宽带光导天线的研究

采用大型电磁计算软件CST对一种现有的偶极子型光电导天线的方向性进行仿真计算。结果表明,这种偶极子型光电导天线或最大辐射方向随着频率的变化而发生显著变化,方向性比较差,造成其在应用于太赫兹时域频谱仪时效率低下,且对环境存在电磁污染的问题。本文的研究方法可以用于研究新的光电导天线,从而改进太赫兹时域频谱仪用光电导天线的性能。     

毫米波静电聚焦行波管电子光学系统的设计

介绍了静电聚焦方式在毫米波行波管中的独特优势,分析了周期静电聚焦场的建立方法。基于某Ka波段行波管,首先根据指标要求设计了强流电子枪并选择类梳齿状结构作为其慢波电路,然后对电子枪和类梳齿状慢波电路组成的电子光学系统进行了模拟计算,最后对慢波电路的关键尺寸进行了容差分析。结果显示,在周期静电场的作用下,电子注全部平稳地通过了慢波系统。良好的静态通过率为后续高效率的注-波互作用奠定了基础,证明了利用静电场聚焦毫米波行波管中大电流密度电子注的可行性。     

Ka波段宽频带高线性空间行波管研制

该文对Ka波段空间行波管宽频带、高线性、高效率的慢波系统进行设计,通过动态渐变技术实现了低相位失真、高效率的指标要求。在此设计基础上研制的Ka波段空间行波管实现了宽频带(25~27 GHz)、低非线性失真(非线性相移40 , AM/PM2.86/dB ,三阶交调10.39 dBc)、高效率(总效率51.7%)。经数传系统测试,误码pe优于10-6 的情况下C/N0有2.4 dB裕度,满足了卫星数传系统对多通道并行传输方案的工作需求。