Ka波段高功率回旋行波管输出窗的优化设计和功率容量的研究

利用场匹配理论建立传输级联矩阵的方法对高功率Ka波段双窗片结构输出窗进行分析优化计算,再通过高频电磁软件HFSS进行验证,设计出了相对带宽大于11%的双层窗片输出窗。用HFSS与有限元分析软件ANSYS协同仿真的新方法对双窗片输出结构进行热分析,研究了Ka波段回旋行波管工作模式分别为TE01和TE11两种不同模式时双窗片结构输出窗在不同频点的功率容量。研究表明:工作模式为TE01时输出窗片的功率容量比工作在TE11模式下大约高8 k W。

Ku波段TE_(11)模回旋行波管宽带输出窗设计

利用场匹配理论建立多层窗片结构输出窗的传输级联矩阵，设计出了可承受40kW的Ku波段宽带回旋行波管双窗片结构输出窗。用三维仿真软件HFSS进行模拟，并与MATLAB数值计算结果进行比较，两者结果吻合较好。在15～17GHz的频带内，圆形双窗片结构输出窗的反射系数小于-17．7dB，传输系数大于S21〉-0．08dB。对实验样品的冷测实验表明：在15～17GHz的频带内反射系数小于-17．5dB。

W波段回旋行波管输入输出窗的设计

根据实际工程需要，对回旋行波管的输入窗和输出窗结构分别进行了理论分析，选取蓝宝石作为窗片材料，通过HFSS进行了仿真及优化。仿真结果表明，输入窗采用传统的盒型结构在92．6～100GHz频段范围内，S11小于-20dB，同时S21大于-0．08dB，传输效率达到98％以上，有效带宽达到7．4GHz。输出窗采用新型双窗片结构，并且对双窗片结构进行了理论分析。仿真结果表明，在92—101．1GHz的频段范围内，S11小于-20dB，同时S21大于-0．08dB，有效带宽达到9．1GHz，带宽比传统的单窗片结构提高了近3．4GHz。

S波段100MW速调管的研制

中国科学院电子学研究所研制的S波段100 MW速调管是国内目前峰值功率最高的速调管,其最大的技术特点是,它有两个输出波导和两个输出窗。在工作电压414.7 kV、工作电流583 A、脉冲宽度2μs和重复频率25 Hz的条件下,该管的峰值功率达到了110.85 MW,效率和增益分别达到了45.8%和58 dB。该管的工作稳定性好,束流通过率高(直流和高频通过率分别为99%和97%),工作中未出现明显的打火和振荡现象。本文详细地介绍了该管的设计考虑和测试结果。