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。     

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。     

空间行波管收集极的热特性分析

 利用有限元方法对一Ku波段空间行波管收集极的热特性进行了模拟计算,得到了收集极的温度分布图。分析比较了接触热阻和热辐射对热特性的影响,结果表明接触热阻明显地阻碍了热量的散失,使收集极整体温度有一定上升,而热辐射在使收集极各部分温度降低的同时,使温度分布更均匀。运用间接法进行了热-应力耦合分析,得到了收集极的位移场分布等值线图,进而确定该收集极采用的结构在热形变方面满足散热要求;并对在轴向加矩形翅片和在径向加圆形翅片两种散热方案进行了分析,得到了各自的优缺点,为散热方案的选择提供了依据,从而可以更好地提高散热效率。     

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。     

空间行波管收集极的热特性分析

利用有限元方法对一Ku波段空间行波管收集极的热特性进行了模拟计算,得到了收集极的温度分布图。分析比较了接触热阻和热辐射对热特性的影响,结果表明接触热阻明显地阻碍了热量的散失,使收集极整体温度有一定上升,而热辐射在使收集极各部分温度降低的同时,使温度分布更均匀。运用间接法进行了热-应力耦合分析,得到了收集极的位移场分布等值线图,进而确定该收集极采用的结构在热形变方面满足散热要求;并对在轴向加矩形翅片和在径向加圆形翅片两种散热方案进行了分析,得到了各自的优缺点,为散热方案的选择提供了依据,从而可以更好地提高散热效率。     

空间行波管热子电流的周期性波动

针对空间行波管阴极预热过程中热子电流周期性波动的故障,建立热子等效电路估算了热子电流波动范围,采用激光测振频谱分析的手段测试了热子双螺旋结构的固有频率,进而完成了问题定位,对热子电流周期性波动进行了机理分析,阐明了热子电流发生周期性波动的条件,并提出了解决措施,同时从理论上定性分析了热子电流波动对空间行波管可靠性的影响,并通过试验验证了可靠性影响分析结论的正确性。