W波段交错双栅色散测量与比较

采用谐振法,基于小孔耦合设计了W波段矩形槽交错双栅色散测试方案。考虑了倒圆角带来的影响,采用精密计算机数控技术(CNC)工艺加工慢波结构进行测试,获得了辨识较高的谐振峰,得到了0-p 相移范围内所有对应的本征谐振点。基于小孔耦合谐振法的仿真值与严格谐振法、准周期法的仿真值相比最大偏差0.1%,证明了色散测试方案的合理性。基于小孔耦合谐振法的实测值与仿真值相比最大偏差0.3491%,充分说明慢波结构的加工精度满足工程应用需求,这些结果为深入开展下一步试验打下良好基础。     

正弦波导高频特性分析

对一种全金属慢波系统—–正弦波导的高频特性进行了理论分析.在用一系列相连矩形阶梯逼近余弦槽的基础上,对慢波结构进行了合理的区域划分,获得了各区域的场表达式.考虑槽区的高次驻波项,采用场匹配和导纳匹配相结合的方法,导出色散方程和耦合阻抗表达式.以应用于220 GHz行波管的正弦波导为例进行高频特性的数值求解,理论计算值与全三维电磁软件CST-MWS的仿真值符合良好.在此基础上,详细分析了尺寸参数变化对正弦波导高频特性的影响.     

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.     

W 波段行波管的高效率方法

将相速再同步技术引入基于双排矩形梳状慢波结构的W波段行波管中,利用CST 计算了所需不同周期的慢波结 构的色散和偶合阻抗,在此基础上用MTSS 模拟计算了注波互作用。结果证实：对于由两段周期均匀的慢波结构构成的 W波段行波管,在90~98GHz 范围内输出功率为48.92W~56.44W,电子效率为6.04%~6.96%,增益大于49dB;而对于由 7 段周期跳变的慢波结构构成的W波段行波管,在90~98GHz 范围内输出功率为57.06W~98W,电子效率为6.98%~11.99%, 增益大于50dB;两者相比,电子效率提高1%~4%。     

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。     

基于开槽单矩形栅和圆形电子注的W波段返波振荡器

提出将开槽单矩形栅和圆形电子注作为 W波段返波振荡器的注波互作用回路. 使用 3维电磁场仿真软件CST-MWS对开槽单矩形栅的高频特性进行了仿真分析, 研究结果表明: 相对于传统单矩形栅, 新结构的基模带宽有所展宽; 基模与高次模发生模式竞争的可能性很小; 在采用圆形电子注时新结构能获得大得多的耦合阻抗; 新结构的趋肤损耗略有改善. 将该慢波结构应用于设计一支以94 GHz为频带中心的W 波段返波振荡器: 设计了简洁的慢波过渡部分、输出耦合器和终端匹配衰减器, 优化参数后获得了良好的信号传输特性; 利用粒子模拟软件CST-PS对返波振荡器模型进行了三维大信号注波互作用计算, 设定合适的电子注电流等参数后, 调整工作电压在较宽的频带内获得了瓦级的功率输出, 电子效率在整个频带范围内优于1%. 关键词： 开槽单矩形栅 圆形电子注 返波振荡器 W波段     

带状注交错双栅行波管的非线性分析

给出了适用于描述带状注行波管中电子注与慢电磁行波非线性互作用的全三维自洽方程组, 包含场的激发方程、 电子运动方程、电子相位演化方程和能量转化方程。将电子注划分为―粒子线‖的形式,结合交错双栅慢波结构中三维线 路场的形态分布,运用自洽方程组,对0.22THz 带状注交错双栅行波管进行了非线性分析。     

Linear theory of beam–wave interaction in double-slot coupled cavity travelling wave tube

A three-dimensional model of the double-slot coupled cavity slow-wave structure(CCSWS) with a solid round electron beam for the beam–wave interaction is presented. Based on the "cold" dispersion, the "hot" dispersion equation is derived with the Maxwell equations by using the variable separation method and the field-matching method. Through numerical calculations, the effects of the electron beam parameters and the staggered angle between adjacent walls on the linear gain are analyzed.     

0.22 THz高效率行波管的互作用计算

利用CST Microwave Studio 计算双排矩形梳状慢波结构的色散并据此确定了0.22 THz左右频段（D波段）行波管用慢波结构的尺寸参数。将相速再同步技术应用于基于双排矩形梳状慢波结构的D波段行波管中,用CST PIC模拟计算了4例具有不同周期构型的D波段行波管。结果证实:对于无集中衰减器的D波段行波管,在218~232 GHz范围内,相速再同步技术使得输出功率从10~13 W提高到19~28 W,电子效率从1.4%~2.2%提高到2.6%~3.9%;对于具有集中衰减器D波段行波管,在218~232 GHz范围内,相速再同步技术使得输出功率从8~16.8 W提高到32~41 W,电子效率从1.5%~2.8%提高到4.4%~5.7%。此外,无论行波管有无集中衰减器,相速再同步技术都明显改善了行波管的增益平坦度。