Ku波段150W空间行波管的设计和研制

本文介绍了中科院电子所Ku波段150 W连续波空间行波管的设计、模拟和测试结果。该行波管采用双阳极电子枪、螺旋线跳渐变慢波结构、非轴对称四级降压收集极、辐冷型散热器。动态通过率在98.5%以上,在12.25~12.75 GHz范围内输出功率大于154 W,效率大于62%,增益大于51.8 dB,饱和点非线性相移小于46.65°,AM/PM变换系数小于4.31°/dB。环境试验结果表明行波管结构设计符合卫星力学环境条件,热设计符合空间环境试验条件。     

新型的覆纳米粒子薄膜阴极的研究

采用直流磁控溅射的方法制备出Ir金属纳米粒子薄膜.利用扫描电子显微镜分析了纳米粒子的形态和分布以及不同工艺条件对粒子粒径及形貌的影响,表明纳米粒子的大小可通过调节溅射气体压强来控制.在25%孔度的W海绵基体内浸入6∶1∶2铝酸盐发射物质,然后在其表面沉积上厚度为200—500 nm的纳米粒子薄膜层,最后在H₂气中1200℃烧结,即制成了新型纳米粒子薄膜阴极.利用阴极发射微观均匀性测试仪对纳米粒子薄膜阴极和传统覆膜阴极的热电子发射的均匀性进行了对比研究.采用飞行时间质谱仪测试了真空本底、纳米粒子薄膜阴极、传统覆膜阴极等各种阴极蒸发物的成分,研究了阴极蒸发速率与阴极温度的关系,比较了不同阴极蒸发速率的大小.研究了Ba-W阴极覆上纳米粒子薄膜后的发射特性. 关键词： 纳米粒子薄膜 热阴极 发射均匀性 蒸发     

脉冲空间行波管的研制

脉冲空间行波管主要用于环境卫星、微波遥感卫星、海洋卫星等军民用卫星系统,本文主要介绍了中国科学院电子学研究所脉冲空间行波管的研制进展,包括栅控电子枪、双渐变慢波系统、高匹配性能输能结构、多级降压收集极的设计方案、样管测试结果及环境试验情况等。     

一种行波管高效率输能匹配结构的场分析

行波管的输能结构性能直接影响整管的效率与工作带宽,对输能结构的阻抗进行调匹配是十分必要的,一种实用的方法是在螺旋线末端加一个匹配筒来调匹配,但这种方法在理论层面还缺乏深入的研究。本文设计了一个带匹配筒的螺旋线行波管同轴型输能结构,用HFSS软件计算了引入匹配筒前后输能结构中的电磁场分布,从场的角度分析了匹配筒在输能结构中的作用机理,并给出了调匹配时应注意的条件。进一步,在优化匹配筒结构的基础上拉松末端两圈螺旋线,在12~18GHz的频段内实现电压驻波比低于1.23,对于行波管输能结构的设计有一定的参考意义。     

一种适用于5G智能终端的新型自解耦天线对

MIMO技术是5G通信的核心技术，然而在空间受限的智能设备上布置更多的天线将导致天线间相互耦合，造成MIMO系统性能损失；加之智能设备朝全面屏发展的趋势，天线占用的空间也被进一步压缩。因此在小的净空下实现高隔离度是当前5G智能设备天线设计的关键。针对以上问题，文中设计了一种新型自解耦MIMO天线对。该天线对的两个端口在天线一体化结构设计中考虑解耦设计，无需任何额外的解耦结构。仿真结果表明：该自解耦天线对在3.4～3.6 GHz频段上的隔离度大于19 dB;4×4 MIMO系统各端口间的隔离度在3.4～3.6 GHz频段上优于16.7 dB,ECC<0.022，系统仿真的总效率达到88%～94%；该方案在净空1 mm的前提下实现。相比于已有设计，该设计在现有5G智能手机的高集成度MIMO天线领域具有可导入性。     

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。     

行波管中多级降压收集极效率评估的研究

在行波管中,多级降压收集极(MDC)效率由于其与总效率的关系密切而显得非常重要. 而在设计MDC之前对其效率和行波管的总效率进行准确的评估可以把握管子的整体性能, 并为相关软件的开发提供理论指导,因而对MDC的优化和行波管总效率的提高具有十分重要的意义. 虽然Kosmahl在1980年就给出了MDC的效率评估公式,但其预测值比实测值偏高较多, 因而需要更为准确的评估公式.本文首先引入耗散公差的概念, 然后建立作用完电子注等差三角能量分布模型推导了MDC效率评估的公式,与Kosmahl给出的预测相比, 新公式的估计结果更接近实测值.最后根据MDC效率最高和各个电极上耗散能量最低这两个极值条件, 给出了MDC最佳电极级数的选取公式,其预测结果合理而且准确.     

基于可回收能力的空间行波管高效率研究

效率是行波管设计的重要指标之一。对于空间行波管,效率的提高可以立即转化为经济效益。本文通过对注波互作用电路参数的优化设计,得到便于收集的“作用完了”的电子注。通常具有高电子效率的电子注,能量分散较大,不利于收集。通过设定电子效率大于25%这个限制条件,来保证了具有高可回收能力的电子注,同时具有较高的输出功率。在遗传算法中调用3 维MTSS,用来计算注波互作用后的输出能量和电子能谱图。并对一支Ku 波段的螺旋线行波管进行优化设计,从数值计算结果来看,可回收效率提高到了89%,且具有26.9%的电子效率。     

电子离散发射模型的基础理论

 通过建立电子的离散发射模型并解析求解泊松方程,研究了两平行板电容器之间电子发散注入时电势的分布情况。结果表明：电子注的进入对无电子时两平板之间的电势产生了周期性和非周期性扰动,周期性扰动的平均效果为零,所以电子注产生的扰动主要由非周期性扰动体现。当电子的入射角度在0°～90°时,扰动出现了4个尖峰,除此之外电子注入对电势的扰动基本上为零,这从理论上解释了MICHELL的九粒子发射模型。     

栅控电子枪中轮辐栅网截止放大系数的研究

本文首先建立轮辐栅网结构模型, 分区计算其屏蔽系数和单个栅格内栅丝半径与该栅格面积之比, 结合 Spangenberg书中的结论给出了轮辐栅网截止放大系数的新表达式, 然后详细地研究了栅丝半径、各环区所对球心角以及径向栅丝数目对截止放大系数的影响, 并计算了温度升高之后截止放大系数的变化, 最后给出了设计轮辐栅网的步骤和具体实例. 结果显示, 根据新表达式设计的栅网具有更好的稳定性和可靠性, 能够很好地解决平板正方形栅格近似中存在的问题.