宽带速调管滤波器加载输出腔间隙阻抗的频率特性的模拟计算方法

该文通过理论分析和推导建立起宽带速调管滤波器加载输出腔间隙阻抗的频率特性的模拟计算方法,同时,通过对实际问题的计算阐明了如何应用该方法确定加载输出腔的谐振频率和外观品质因数并对计算结果的合理性做了论证.最后通过滤波器加载输出腔的模拟计算结果与冷测结果的比较和分析,进一步验证该方法的可靠性.

X波段三间隙耦合腔型输出回路间隙阻抗的模拟计算

本文基于理论分析和数值模拟,对一个X波段重叠模工作的三间隙耦合输出回路进行了分析计算。讨论了总间隙阻抗与群时延之间的关系以及回路的群时延对总间隙阻抗的影响。通过合理优化群时延曲线,该X波段三间隙耦合输出腔在三模重叠的情况下获得了1dB输出带宽大于14.5%(约1.3GHz)的结果。

速调管输出腔高阶TM模式间隙阻抗的模拟计算

该文由功率-电压法和LC等效电路法的概念出发,利用电磁场软件ISFEL3D的后处理文件PAC3D中逐点提取的电磁场强度及其积分值,计算了同轴腔高阶TM_(310)模式与矩形波导基模耦合时,腔内漂移管中心的间隙阻抗,两种方法给出相同的计算结果。对于相同的模式,采用编程计算的结构参数模型可以得到较大的间隙阻抗实部。

三间隙耦合输出回路间隙阻抗频率特性的测量

从多端口微波网络等效的角度,讨论多间隙耦合输出回路间隙阻抗频率特性的测试问题,并以X波段三间隙耦合输出回路为例,分别从模拟测量和实际测量两个方面确定了其间隙耦合阻抗的频率特性,简化了测量过程,为三间隙耦合输出电路工程应用提供了有效的实验手段。

场分析法与阻抗叠加方法在速调管输出腔间隙阻抗计算中的应用

从分析速调管输出回路的电磁场分量入手,结合微波电路理论,提出了计算速调管输出回路间隙阻抗的场分析法。对于在谐振模式交叠频带上,群聚电子束电流同时与各模式的阻抗相作用,总阻抗是各模式阻抗的代数叠加的情况,提出了阻抗叠加方法。该方法原则上可求解任意给定间隙电阻所对应的间隙电抗值。计算表明,场分析法与等效间隙阻抗法计算结果最大相对误差为1.5%,阻抗叠加方法计算结果与冷测数据最大相对误差为10%。分析表明,多个谐振模式的引进是速调管输出腔加载滤波器展宽频带的物理实质。

传输法模拟滤波器型输出回路的间隙阻抗频率特性

利用传输法把滤波器型输出回路等效为双端口微波网络问题,通过理论分析,数值模拟和冷测实验证明了S21平方后的曲线能定性反映滤波器型输出回路的间隙阻抗频率特性。从而在仿真设计阶段,可将S21设为优化目标,利用三维电磁仿真软件的参数优化功能实现精确设计滤波器结构,比相位法,场分析法更加快捷准确。传输法同样适用于矢量网络分析仪冷测滤波器的实验,可消除系统拆装及波导元件引起的误差,使测量更加方便准确。

等效电路计算同轴输出腔TM_(310)模式的间隙阻抗

设计了外Q值较小,工作于高阶横磁TM310模的X波段速调管单间隙同轴输出谐振腔。用微波等效电路理论计算了高阶横磁TM310模情形六个漂移管的等效间隙中心位置,由此计算腔内等效间隙中心到输出波导内横向膜片的等效长度。以MATLAB编程计算得到同轴谐振腔TM310模式加载矩形波导滤波器输出回路的间隙阻抗,其结果与传统冷测模拟法计算结果吻合。验证了等效长度计算方法的正确性,用于圆柱腔基模的传统微波等效电路理论能用于分析同轴谐振腔高阶横磁模式输出回路,且比传统的冷测模拟法及场分析法更为快捷。

速调管输出腔间隙阻抗与群时延关系的研究

从微波理论出发,经过数学变换,建立了群时延与速调管输出腔间隙自阻抗实部的数值关系。用此新方法与传统方法测试了工程上成熟的某速调管的双间隙输出腔。然后,讨论了用群时延来估算间隙阻抗的可行性与局限性,并给出了群时延法与传统方法之间的误差分析。由于该方法的提出基于基本的理论,因此不受具体频段的限制,可应用于微波、毫米波以及亚毫米波等波段。

速调管双耦合口输出回路间隙阻抗频率特性的计算

采用等效电路理论,建立了双耦合口输出腔间隙阻抗频率特性的冷测模拟计算方法。运用该方法,并借助CST-MWS三维电磁场计算软件,计算分析了某S波段单间隙双耦合口输出腔的间隙阻抗频率特性。结果显示,本方法与采用场分析法及散射曲线法得到的结果符合良好。

双间隙双耦合口输出回路间隙阻抗的模拟计算

本文根据微波网络理论,建立了双间隙双耦合口输出回路间隙阻抗频率特性的冷测模拟计算方法。运用该方法,计算分析了某S波段双间隙双耦合口输出腔的间隙阻抗频率特性。结果显示,本方法与采用场分析法得到的结果符合良好。

速调管单间隙输出腔间隙阻抗的计算方法

采用场分析基本概念,利用两种方法计算间隙阻抗,不仅方便的得出阻抗实部和虚部,而且两种方法所得的结果十分吻合。

单间隙同轴腔TM_(410)模间隙阻抗与输出波导结构的关系

场分析法能够有效的计算出加载滤波器单间隙输出回路间隙阻抗的实部。设计了同轴单间隙TM410模输出腔的结构。由场分析法模拟计算和分析了矩形波导长度和波导内膜片间距对间隙阻抗的影响。在谐振腔结构参数一定时,波导长度的改变对间隙阻抗没有影响,而膜片间距的改变对间隙阻抗有较大的影响。

基于间隙阻抗的微细孔电解加工伺服控制

为提高直径在100~200μm微细孔的电解加工效率,从间隙控制的角度出发,采用侧壁绝缘电极、高压中空冲液和高频脉冲电源的加工工艺下,建立微细孔加工模型,提出了基于间隙阻抗的微细孔电解加工的伺服控制方法,并对比恒速进给模型、平均电压电流的伺服控制方法,对微细孔的电解加工间隙进行控制。实验表明,基于间隙阻抗的微细孔模型伺服控制方法加工时间短、加工效率高,所得孔的出、入口尺寸小。

双间隙同轴腔加载波导滤波器输出回路设计

采用高次模同轴输出腔结构和双间隙耦合谐振腔电路结构是提高速调管频率、功率和带宽的两个重要方式。将这两种电路形式相结合,利用等效电路法推导了滤波器加载双间隙耦合输出回路的间隙阻抗实部计算公式。通过等效电路分析和3维电磁场计算软件模拟,研究了降低高次模式双间隙耦合输出回路外观品质因数的方法。最终设计加载滤波器使得输出回路模型带宽达到9.7%。

矩形π-TM_(310)模双间隙腔加载同轴滤波器型宽带输出电路的实验研究

本文详细介绍了矩形π-TM310模双间隙腔同轴滤波器型输出电路的实验研究过程,以及针对一些关键技术难点所采取的改进措施.测试数据显示,矩形π-TM310模双间隙腔与输出同轴线的耦合强度适中,其外观品质因数30左右,在加载同轴线之后各个电子注孔特性阻抗的均匀度仍然较好;矩形π-TM310模双间隙腔同轴滤波器型输出电路的输出频带较宽,在X波段有800MHz带宽,而且相频特性很好.这些测试数据与模拟计算结果一致,验证了关于矩形π-TM310模双间隙腔同轴线宽带输出电路的理论研究结论的正确性.此项实验研究结果充分说明,矩形π-TM310模双间隙腔同轴滤波器型输出电路有利于提高X波段大功率多注率速调管的效率和带宽,并且应用于实际研制工程也确实可行.

三模重叠双间隙耦合腔型输出回路的仿真设计

为扩展速调管输出回路的带宽,进一步分析了双间隙耦合腔的模式重叠理论,说明了实现三模重叠的可能性,采用等效电路法计算了三模重叠双间隙耦合腔型输出回路的阻抗频率特性。以中心频率3GHz的输出回路为例,建立了3维计算模型,给出了设计这种输出回路的步骤和结构参数。用场分析法计算了间隙阻抗频率特性,结果表明:此输出回路2 dB相对带宽接近15%,加载滤波器后1.5 dB相对带宽可达19.3%。

Ka波段滤波器加载三间隙耦合腔输出回路的仿真和测试

扩展相互作用速调管由多个重入式多间隙耦合腔构成,毫米波段高功率微波源的需求推动了Ka波段扩展互作用速调管的研制。本文采用基于微波网络理论的多间隙耦合腔输出回路间隙阻抗冷测方法,对Ka波段滤波器加载三间隙耦合腔输出回路进行冷参数测试,得到该回路的间隙阻抗频率特性曲线与群时延曲线。并将冷测结果与三维电磁场软件仿真结果进行对比,分析了两者产生异同点的原因。从阻抗频率特性的测量结果可观察到该输出回路的相对"冷"带宽达到4.3%,满足设计要求。

三间隙耦合腔输出回路的等效电路

给出了三间隙耦合腔输出回路的等效电路,利用等效电路确定了谐振频率及间隙阻抗矩阵。从间隙阻抗出发,结合双间隙耦合腔输出回路探讨了模式重叠的机制,并将其应用于Ka波段的三间隙耦合腔输出回路。基于能量守恒的观点得到了三间隙耦合腔输出回路的互作用阻抗频率特性,从而调整电路参数,使所研究电路的3 dB带宽达到了4.48%。

速调管双间隙双耦合口输出结构

基于等效电路理论,提出了一种双间隙双耦合口输出结构的设计方法及计算双耦合口输出腔外观品质因数的方法。利用三维电磁场软件,设计了满足阻抗频率特性要求的双间隙单耦合口输出结构及前置腔和输出腔分别具有相同参数的双间隙双耦合口结构。然后,将两者的阻抗频率特性进行比较,通过微调整该输出腔与耦合槽的尺寸,可以得到与单耦合口输出结构一致的阻抗频率特性曲线。

双间隙双耦合口输出回路冷测模拟方法

根据微波网络理论,将单耦合口输出回路的冷测模拟物理模型进行扩展,使其适用于双耦合口回路。并在此模型的基础上提出了计算双间隙双耦合口输出回路间隙阻抗频率特性的冷测模拟方法。运用该方法,结合软件仿真,计算分析了某S波段双间隙双耦合口输出腔,分别得到该回路工作在2π模式下的阻抗实部与虚部的频率特性,并对计算结果的合理性作了论证。最后通过将计算结果与采用场分析法及散射参数方法得到的结果进行比较和分析,进一步验证该冷测模拟方法的可靠性。