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%。

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。

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%。

三间隙三模重叠耦合腔输出结构特性分析

讨论了三间隙耦合腔输出结构中各模式的谐振频率特性,分析了耦合系数对模式重叠过程的影响。以X波段为例,模拟计算了输出结构的群时延特性,研究了输出结构工作的稳定性。结果表明,在带内波动约1.7 dB的条件下,采用三模重叠,可获得6.61%的瞬时带宽,具有良好的稳定性。

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。

速调管耦合双间隙腔输出回路的绝对稳定性判据

通过解析推导和适当的简化处理得到了速调管耦合双间隙腔输出回路的绝对稳定性判据,并对不同类型的耦合双间隙腔输出回路的稳定性进行比较和讨论。

带有三间隙耦合输出腔的X波段EIK注波互作用系统研究

扩展互作用速调管是通过使用分布作用谐振腔技术来扩展其瞬时工作带宽,可以在高工作频段,实现高功率、高效率、高增益、宽频带的一种紧凑型微波真空器件,在军事、科学和商业领域有着广阔的应用前景。本文以X波段为例,设计了三间隙耦合腔输出结构,对其群时延特性及间隙阻抗特性进行了分析计算,设计了扩展互作用速调管高频互作用电路,通过加载、参差调谐等方法使整个高频系统的输出达到稳定,并且具有较大的输出带宽。结果表明,在X波段,在工作频率为f_0GHz,输入功率为200 W时,3 dB瞬时带宽达到11.5%。

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。

适合于低波段宽带多注速调管的四耦合槽π模强耦合双间隙输出腔的设计和讨论

该文设计了一种适合应用于低波段宽带多注速调管的四耦合槽π模强耦合双间隙输出腔,并对其独特的优点做了详细的分析和讨论。

强耦合式带状注速调管多间隙输出腔的设计

提出了一种强耦合式带状注速调管多间隙输出腔,并将之应用于Ka波段带状注速调管输出腔的设计.此设计可以获得更好的输出耦合特性和理想的场形.更重要的是,这种结构的漂移管允许被设计为对工作频率的截止状态,从而可以获得更理想的电场场形以利于注波互作用.从表面电流的角度分析了这种设计的理论依据.通过使用粒子模拟软件进行仿真,在中心频率获得了稳定的功率输出,互作用效率达到50%以上,3dB带宽约75MHz.

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。

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。

X波段多间隙耦合输出腔的研究

基于分布作用速调管的工作原理和三维仿真模拟研究了双间隙及三间隙耦合输出腔的工作特性。以X波段为例,分别设计并确定了重叠模工作的双间隙输出腔和三间隙输出腔的结构参数,模拟计算了其群时延特性及场型。通过优化,在输出功率达1MW的情况下,三间隙重叠模输出电路可以达到10%的瞬时带宽。

多腔径向耦合输出系统的等效电路分析

多腔径向耦合构成的输出系统具有多个频率点(离散状态)的宽带特性,该文从等效电路的观点出发,给出了多腔径向耦合输出系统的等效电路,根据Kirchhoff定律建立了矩阵方程,导出阻抗矩阵,解出其系统的谐振频率,鉴于它的多模特点抽出它的典型状态推导出它的模式结构,揭示了径向耦合双腔的模式分布,反对称于轴向耦合双腔(双间隙腔),它是由2π-π-2π模构成。

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。

S波段大间隙速调管放大器输出腔的3维模拟

利用3维高频软件设计了一种用于S波段大间隙速调管的膜片加载大间隙单重入输出腔,建立了带大耦合孔的输出腔3维全结构模型,采用3维PIC程序对输出腔的提取效果进行了粒子模拟。研究结果表明:膜片加载的大间隙单重入输出腔开大耦合孔后,其所有谐振频点的场分布都不再是TM011模式,因此,在设计此类输出腔时不能以工作频点是否谐振为优化目标。提出了大间隙输出腔设计原则,根据设计原则优化后的输出腔可稳定提取1.07 GW的平均功率,提取效率约35.7%。

一种超宽带双信道速调管输出回路的设计和实验

该文介绍了一种超宽带双信道速调管输出回路的设计思路和实现过程。以Ansoft HFSS软件为设计平台,在S波段设计出一个带宽超过550 MHz的超宽带双信道双间隙耦合腔输出回路。设计了信道转换机构,并分别确定了两个信道的谐振腔参数。得出了不改变两个谐振腔参数,只需调节耦合槽的尺寸就能够实现信道转换的结论。通过对HFSS软件建立的模型进行计算,得到了双间隙耦合腔输出回路中各模式的频率,与冷测结果基本一致。利用集中元件等效电路法计算了双间隙耦合腔输出回路的间隙阻抗,计算结果与冷测结果基本一致。

场分析法——计算速调管输出回路特性参数的一种新方法

该文结合三维电磁场模拟计算软件ISFEL3D,以电磁场分量为研究对象,通过适当的假设和简单等效,提出了计算速调管输出回路特性参数的场分析法。经理论分析和举例计算表明,场分析法在速调管输出回路计算和设计中可提供间隙阻抗、耦合度、输出腔效率、谐振点及特性阻抗等特性参数。冷测结果与计算结果在趋势上吻合较好,初步验证了场分析法的可靠性。