C波段50mW多注速调管高频系统的设计

本文提出一种全新的、应用于C波段50 mW高功率多注速调管输出系统。该系统首次采用TM 310高次模式多注结构,将整管工作电压由单注的354 kV大幅降低至250 kV,整管长度由单注的1.4 m缩短至0.9 m;并创新性地采用矩形TM 310结构,结合输出波导补偿结构,有效地解决了圆形TM 310结构外品质数不足的问题,保证了整管的输出稳定性。本文提出的C波段50 mW多注速调管能大幅降低整管工作电压、减小体积,可大幅提高系统的可靠性及机动性。本文研究的新型结构C波段50 mW多注速调管高频系统有效解决了高次模式高功率稳定输出的问题,降低了输出结构的设计复杂性、减小了传输系统体积并降低了成本,对未来多注高峰值功率产品的设计具有非常重要的意义。

一种抑制栅控多注速调管雷达发射机射频泄漏的方法

针对某型C波段栅控多注速调管雷达发射机在无激励信号条件下的射频泄漏问题,研究分析了问题原因,提出抑制多注速调管自激振荡和减少微波泄漏的改进方法,优化发射机调制脉冲和激励信号加入时机的技术方案,并研制了相关硬件。测试表明,改进后原雷达发射机射频泄漏得到有效抑制,有效降低了射频泄漏对雷达自身产生的不利影响。改进方法和结果对于同类型雷达发射机具有借鉴意义。

X波段同轴腔多注速调管的研究

开展了具有同轴谐振腔互作用电路和双模工作杆控电子枪的X波段同轴腔双模多注速调管的研究工作.结合数值计算和冷测实验,对工作于TM310高次模的同轴谐振腔模式分布和特性参数进行研究,获得了可满足多注速调管要求的谐振腔特性阻抗和良好的模式稳定性.采用具有双控制极的新型杆控多注电子枪及电子光学系统,可使多注速调管具有双模的新工作特性,通过数值模拟获得了优化的几何参数和具有良好层流性和波动性的空心多电子注.对采用6个电子注和5个谐振腔的X波段多注速调管进行了注波互作用大信号计算,结果表明当电子注电压为21.5kV,脉冲电流为14.4A时,可在30MHz频带范围内获得的100kW左右的脉冲输出功率,互作用效率大于30%,增益大于36dB.

高峰值功率多注速调管的初步研究

高峰值功率速调管因其作为高功率微波源而受到各国的重视。采用单电子注方案的高峰值功率速调管存在许多难以克服的问题,如工作电压很高,输出效率偏低,系统体积偏大等。对高峰值功率多注速调管进行了初步的研究,重点研究了S波段50 MW多注速调管的电子光学系统和高频互作用系统。研究表明,在与单注速调管相同的功率电平下,多注速调管的工作电压明显降低,输出效率明显提高,同时,这种管型也存在结构复杂、电子注聚焦和消除非工作模式困难等技术问题。

多注速调管电子光学系统的模拟

利用3维电磁场计算软件MAFIA对L波段100 kW多注速调管的多注电子光学系统进行了模拟计算。通过编写宏程序使MAFIA可以计算旁轴电子枪的性能参数,给出了磁场分布并分析了磁场的差异对电子轨迹的影响。模拟表明:中心注磁场具有轴对称性,在均匀区,轨迹的波动性最小,电子轨迹的层流性也最好;内层电子注径向磁场较小,轨迹的波动性略大于中心注的情况;外层电子注靠近极靴处径向磁场最大,电子轨迹的波动最大,层流性最差。计算并模拟显示了18个电子注在收集极入口处的发散情况。

高次模多注速调管同轴输出腔性能改进的研究

该文针对工作在TM310模的多注速调管同轴输出腔中工作模式的场分布均匀性、外观品质因数及其与邻近模式的频率间隔等问题进行了研究,提出了一种带有短路杆和金属环的多注速调管同轴输出腔结构。分析发现,适当设置短路杆和金属环不仅可以使外观品质因数降低,还可以改善工作模式的场分布;而且设置金属环还可以增大TM310模和邻近模式的频率间隔以实现抑制杂模。利用仿真软件对X波段的同轴输出腔进行了模拟计算,计算结果与理论分析一致。在此基础上加工了冷测模型,测试结果表明TM310模与邻近模式的频率间隔均达到了1.2 GHz以上,外观品质因数从507.4降至193.5,工作模式的场分布也变得均匀。

高次模多注速调管的矩形双间隙输出腔的研究

研究一种工作在TM_(120)^(2π)高次模的速调管矩形双间隙输出腔模型。运用Mafia三维电磁场计算软件对模型进行计算机模拟,得出TM_(120)^(2π)工作模式的频率、特性阻抗和场分布。加工了TM_(120)^(2π)高次模多注速调管双间隙输出腔模型并进行冷测试验,测试结果与计算相符,并对计算和测试结果进行了分析。对该模型的研究为进一步研制工作在TM_(120)^(2π)高次模多注速调管的高频输出系统提供了理论依据。

高峰值功率多注速调管电子光学系统的研究

分析了存在于高峰值功率多注速调管电子光学系统中的问题。采用间接设计方法设计了S波段50 MW多注速调管的电子光学系统。设计中采用分立屏蔽筒结构解决电子枪区聚焦场的旁轴对称问题。利用2维电子光学软件EGUN、3维电磁模拟软件MAFIA和PIC粒子模拟程序对电子轨迹进行了模拟,结果表明:分立屏蔽筒结构可以获得较好的旁轴对称场,电子光学系统的电子轨迹比较理想。

L波段多注速调管同轴线滤波器宽带输出回路的研究和设计

该文设计了一个相对工作带宽超过14％、可用于L波段多注速调管的宽带输出回路—四耦合槽π模强耦合双间隙腔加载同轴线滤波器,并对其进行详细地分析和计算。研究结果表明,在较低频率波段宽带速调管中,采用同轴线滤波器的宽带输出回路是完全可行的,并且具有更大的输出带宽潜力和较小的体积,特别有利于整管的小型化。

多注速调管——一种新型大功率微波放大器

本文介绍了一种新型大功率微波放大器——多注速调管。扼要地评述了多注速调管的发展概况,详细地介绍了基于速调管谐振腔基模的多注速调管的工作原理和主要特点。研究了多注速调管参数对工作带宽和输出功率的影响。给出了多注速调管的功率限制。指出了多注速调管的关键技术问题和发展趋势。

多注速调管TM_(310)模光子晶体谐振腔研究

研究了适用于多注速调管的TM310模光子晶体谐振腔,发现在此类谐振腔的缺陷中心放置单层光子晶体结构能抑制与主模临近的杂模。进一步研究发现,为了易于工程实现,在不采用光子晶体谐振腔的前提下,在谐振腔中放置单层光子晶体结构,亦能抑制与主模临近的杂模,并能增大主模与非工作模式的频率间隔。利用HFSS软件对X波段此类谐振腔进行了模拟计算,验证了该方法的有效性。

PRPM聚焦多注速调管电子光学系统的研究

该文采用边界元(BEM)软件TAU对具有周期反转永磁(PRPM)聚焦结构的多注速调管电子光学系统进行研究。通过编写程序增加TAU读入三维磁场数据的功能,从MAFIA中导入三维磁场,分别模拟了处于径向不同位置处电子注的轨迹。通过对磁聚焦系统进行优化设计,外层电子注轨迹得到明显改善。使用软件TAU进行三维模拟可以大大缩短模拟时间,便于多注速调管电子光学系统的工程设计。

多注速调管双重入式谐振腔的解析计算与仿真

发展了一种计算多注速调管双重入式谐振腔的计算方法。根据场的等效原理将 (模型等效后 )腔体划分为二个规则区域 ,每个区域上的场由公共界面上的虚设磁流所激发。利用格林函数积分法可求得各场的分布 ,由相邻区域公共边界场的匹配条件得到场匹配方程 ,从而求解出腔体谐振频率 ,并采用微扰法对计算数据予以修正 ,同时可得到腔体另一重要参数特性阻抗。另外使用 HFSS软件仿真腔体 ,并给出计算、仿真、实测数据比较。

C波段多注速调管电子光学系统的初步设计

采用电子枪软件EGUN对C波段多注速调管的电子光学系统进行了初步设计,得到的电子枪发射电流密度均匀,电子注轨迹层流性好并且在收集极发散均匀。应用此电子枪分别研究阴极表面磁场的变化、磁场比例因子的变化、均匀区平坦度的变化对电子轨迹的影响。随着阴极表面磁场的增大,电子注注腰半径增大,电子注波动增大;而随磁场比例因子的增大,电子轨迹波动增大,波动频率增加;均匀区平坦度有波动时,磁场增大则波动减小,磁场减小则波动增大。

多注速调管TM_(310)模同轴谐振腔杂模抑制的研究

针对工作在TM310模的同轴谐振腔提出了一种通过在腔中设置重入式金属环来增大工作模式与邻近杂模频率间隔,进而实现杂模抑制的方法。通过等效电路法研究了金属环设置前后工作模式及其邻近模式频率变化的规律,发现通过适当地设置金属环可以获得较大的频率间隔。借助仿真软件CST-MWS验证了该法的有效性,并分析了金属环的各尺寸参数对模式频率及频率间隔的影响,以及金属环的设置对工作模式电场的影响。优化选取了适当的金属环参数,使某X波段多注速调管同轴谐振腔中工作模式与邻近杂模的最小频率间隔达到1.2 GHz。

多注速调管π模双间隙腔截止波导输出回路研究

用数值模拟的方法研究了多注速调管π模双间隙腔加载截止波导两节滤波器型输出回路的特性,并重点研究了π模双间隙腔与截止段的耦合结构对输出腔间隙阻抗频率特性的影响,以及耦合接头和电容性销钉对截止波导滤波器的调谐作用。研究结果表明:π模双间隙腔连接截止波导段的耦合口的尺寸主要影响输出腔的外观品质因数,而耦合接头的粗细和电容性销钉的大小和插入深度对截止波导滤波器的调谐具有重要影响。另外,由于耦合接头相当于在截止段中引入了一个附加电感,这使滤波器谐振电路的品质因数变大,谐振峰变窄。因此,π模双间隙腔加载截止波导滤波器型输出回路并不比单间隙腔加载截止波导滤波器型输出回路有更好的带宽优势。

多注速调管TM_(410)模同轴输出腔的研究

研究了多注速调管TM410模同轴输出腔中出现的外观品质因数高,模式频率间隔小以及工作模式场分布的均匀性差等问题,提出了一种设置短路杆和金属环的输出腔结构,从而改善了TM410模输出腔上述三个方面的性能。通过分析发现,适当设置短路杆和重入环不仅可以使外观品质因数降低,还可以改善工作模式的场分布;设置重入环还可以增大工作模式和邻近模式的频率间隔。利用CST-MWS软件,对X波段具有短路杆和金属环的多注速调管TM410模同轴输出腔进行了模拟计算,其工作模式(TM410模)的外观品质因数降低了42.7%(从540.4降至309.6),TM410模与邻近模式的频率间隔均达到了1.3GHz以上,工作模式的场分布也变得均匀。

超宽带多注速调管的模拟研究

本文介绍了多注速调管的发展历史和现状,以及速调管模拟软件的发展情况。用1．5维软件Klystron -MSU和2．5维软件Arsenal-MSU对超宽带多注速调管进行了设计计算,并对计算结果进行分析,得到了比较好的 输出特性。计算结果表明可以实现该超宽带多注速调管,其带宽10-14％,增益40-50dB,效率40-50％。

高峰值功率多注速调管的发展

高峰值功率多注速调管是一种新型的微波电真空器件,其广阔的应用前景已受到人们的高度关注。本文详细介绍了国际上已经研制成功和正在研制的几种高峰值功率多注速调管的情况,给出了这些速调管的具体参数,讨论了这些速调管在研制过程中需要解决的关键技术问题。

相对带宽大于8%的C波段宽带多注速调管

本文介绍中国科学院电子学研究所研制成功的相对带宽8%的C波段宽带多注速调管。C波段宽带多注速调管KC4137和KC4148在100 kW和160 kW功率电平上,获得了相对带宽8.1%和8.5%,相应的最低效率为29%和32.5%,平均功率为5 kW和8 kW。论文分析了由双间隙输出腔引起的杂谱(寄生输出),讨论了抑制杂谱的方法。