基于TM03模式的V波段同轴渡越时间振荡器设计

随着高功率微波源频率的提升,腔体尺寸会随着电磁波波长的缩短而减小,从而导致器件功率容量不足,增大了射频击穿、脉冲缩短的风险。为了提升高频器件的功率容量,提出了一种基于TM03模式的低表面场强V波段同轴渡越时间振荡器,通过引入TM03模式的方式在极高频下拓宽腔体的横向尺寸,从而降低表面场强,提升功率容量。为了激励TM03模式并使之成为器件主要工作模式,计算了束波互作用结构的色散曲线及耦合阻抗,通过腔体设计使TM03模式的相速度与电子速度同步并发生换能,从而获得较低的群速度以及较高的耦合阻抗,最终成功在慢波结构中建立起了TM03模式电磁场。随后的粒子模拟仿真表明,在二极管电压400 kV、电流5 kA的条件下,输出微波功率达440 MW,频率为62.25 GHz,转换效率为22%,最大表面场强为1.6 MV/cm。

一种和差波束可重构的微带贴片天线

本文设计了一种工作在TM03模式的单层方形和差波束可重构的开槽微带贴片天线。该天线由同轴探针馈电,没有复杂的和差网络和馈电结构。顶层辐射贴片上三个平行排布的矩形槽用于和波束方向图的旁瓣降低和增益增强。槽两侧的八个金属过孔用于产生差波束。底层金属地上设计了简单的二极管开关控制电路用于实现和波束与差波束的切换。测试结果表明,该和差波束天线的中心工作频率为3.53 GHz,-10 dB阻抗带宽为1.4%,和波束的增益为11.35 dBi,旁瓣电平为-22.9 dB,半功率波束宽度为45°,差波束的增益为9.62 dBi,零深深度为-17.95 dB。本文提出的和差波束可重构微带贴片天线结构紧凑,低剖面、高增益,且具有良好的辐射特性,易于在PCB板上与其他平面电路集成。