W 波段回旋行波管高频结构设计和仿真*

对W 波段回旋行波管的高频结构的设计参数进行了分析计算与软件仿真,通过色散关系确定了磁场 取值,通过对返波振荡的分析确定了高频结构———周期衰减材料加载,通过对绝对不稳定性振荡的分析确定了工作 电流和横纵速度比的取值范围,最终得到了W 波段回旋行波管的工作参数。采用粒子模拟软件进行模拟计算,可以 得到155kW 的峰值功率输出和5.5GHz 的带宽,并给出了输出功率与回旋行波管各工作参数之间的关系曲线,进一 步证明了对返波振荡和绝对不稳定性振荡的分析与参数选取的合理性。实际加工的回旋行波管在测试中峰值功率 大于100kW,增益大于40dB,效率大于12%,3dB 带宽为4.1GHz。     

Ka波段冷阴极磁控管启动特性研究

冷阴极磁控管是一种性价比很高的可靠微波源,它具有瞬时启动、寿命长、可靠性高、系统容易实现小型化的优点。选用钯钡合金和难熔金属钽作为冷阴极材料,钽环作为一次发射体,由场致发射提供一次电子,钯钡合金为二次发射体,钯钡合金在一次电子的轰击下产生二次电子,两者提供磁控管阴阳极电流,实现磁控管正常振荡。从理论上详细分析了钽环厚度和钯钡合金温度对冷阴极启动特性的影响,基于理论分析结果,开展不同钽环厚度和阴极温度条件下磁控管工作性能研究,最终选用厚度为0.05 mm 的钽环作为冷阴极一次发射体,阴极工作温度在315~836 益之间,成功研制输出功率20 kW的Ka 波段冷阴极磁控管,冷启动稳定时间小于5 s,工作寿命超过500 h     

0.85THz可调谐式折叠波导再生反馈真空电子学振荡器的理论及实验研究

本文提出了一种适用于850 GHz太赫兹波成像系统的可调谐再生反馈振荡器。使用UV-LIGA微加工工艺制作慢波结构,可满足折叠波导在太赫兹频段的尺寸需求。使用CST微波工作室对折叠波导色散特性进行设计,同时针对于行波管和再生反馈振荡器中折叠波导的结构,阐明了影响频率调谐的因素。此外,对带衰减的反馈回路进行仿真模拟,并使用三维粒子模拟验证了整体设计。改变电子注电压可实现振荡频率可调,振荡从单频状态逐渐变为多频状态,整体输出功率均大于200 mW。     

间接馈电柱-锥级联爆磁压缩发生器数值模拟

为了研究间接馈电、两级级联柱-锥构型的爆磁压缩发生器的物理特性，发展了描述爆磁压缩物理过程的2维爆轰磁流体力学程序——MFCG（Ⅴ），并用其分析、计算了一系列模型。通过将计算结果与柱-柱构型的结果进行比较，表明了柱-锥构型更有利于功率放大:在同样的输出电流条件下，不仅爆磁压缩的时间缩短，而且输出功率也相应地增加。MFCG（Ⅴ）程序的建立以及相应的数值模拟结果有助于加深对柱-锥构型的爆磁压缩发生器物理过程的认识，并为实验设计提供参考。     

"宙斯盾"系统中的微波电真空器件

美国装备了宙斯盾系统的“提康德罗加”级导弹巡洋舰及“阿利·伯克”级驱逐舰在两次海湾战争期间向伊拉克发射了数百枚“战斧”巡航导弹,这些导弹大多准确地命中了目标,此外,该系统的AN SPY 1A B多功能相控阵雷达还曾多次探测到伊拉克发射的“飞毛腿”导弹,引导本舰武器系统发射导弹将其拦截,成功地保护了舰队的安全,“宙斯盾”作战系统在海湾战争中功勋卓著。1　“宙斯盾”作战系统　　“宙斯盾”作战系统从1969年12月起正式开始研制,1973年完成样机,于1981年正式装舰。该系统体现了美国20世纪80年代的科技水平,并在此后,一直与世…     

耦合腔行波管SWS的尺寸变化对冷特性参量的影响

耦合腔行波管(CCTWT)慢波结构(SWS)的冷特性参量包括色散特性、耦合阻抗和分布损耗,是CCTWT研究与设计中的重要参量。本文利用CST微波工作室软件计算了CC TWT的SWS各个尺寸变化对冷特性参量的影响。这些影响不仅对CCTWT的设计有重要意义,而且为进一步研究相速渐变打下基础。     

W 波段低电压回旋振荡管的研究

文中通过对复合腔结构的W 波段二次谐波回旋振荡管高频结构、起振电流、模式竞争及注波互作用研究, 确定了工作模式为TE02-TE03 的W 波段低电压二次谐波回旋振荡管的基本工作参数。粒子模拟表明,应用25kV,4A, v⊥/v‖=1.6 的双阳极磁控注入枪时,该管能够在94GHz 频率产生26.6kW 的峰值输出功率,高于26%的效率。并且结果 表明,该管在该工作模式下工作稳定。     

E波段折叠波导行波管集成极靴结构设计及仿真

为进一步提升毫米波折叠波导行波管的输出功率,通过整体加工的工艺方法,将折叠波导慢波结构和周期永磁聚焦系统在母材上同时加工,形成一种集成极靴结构。基于圆形注电子光学系统,设计了E波段折叠波导行波管的集成极靴结构。利用三维电磁场模拟软件(CST)的微波工作室,设计并模拟了慢波结构的冷特性参数,并根据慢波结构尺寸设计周期永磁聚焦系统。通过电磁工作环境仿真软件(OPERA)对磁场进行仿真验证,最终整管粒子数值模拟(PIC)计算结果表明,在61~71 GHz频带内可获得大于1 kW的饱和输出功率。该集成极靴结构在提供强轴向磁场的同时,具有结构紧凑、散热性好等优点。     

微型真空电子器件技术研究

微波真空电子器件的频率正在向毫米波、亚毫米波甚至太赫兹频率扩展,随着器件频率的提高,高频结构的尺寸越来越小,传统的机械加工方法已经不能满足零部件精度的要求,需要借助微细加工技术.这一类利用微细加工技术,特别是深刻技术,如LIGA,DEM,DXRL、DRIE等,制作的真空器件,已经形成一门新兴的交叉学科,微真空电子学及相应的技术和应用.本文对目前微真空电子器件的现状,深刻技术在器件加工的应用进行了分析,希望对开展这些研究打下基础.     

0.8 THz再生反馈振荡器的仿真模拟研究

随着太赫兹技术的发展,高频率、大功率的太赫兹辐射源一直是国内外研究的热点。再生反馈振荡器作为一种新型太赫兹源器件,具有可行性高、功率大的优点。基于0.8 THz太赫兹波成像系统的需求,采用折叠波导慢波结构,对再生反馈振荡器进行设计与研究。首先对0.8 THz折叠波导慢波结构进行设计并使用CST微波工作室中的本征模求解器进行参数优化,再通过CST粒子工作室中的PIC仿真模块对整管进行热特性仿真,验证了方案的可行性,仿真结果显示,最终可产生60 mW的稳定输出信号。