新型毫米波回旋放大器探索

回旋放大器能够在毫米波频段产生百千瓦量级的相干电磁辐射,在高分辨率成像雷达、电子对抗和远程通信等领域都有广阔的应用前景。本文提出研究基于新型互作用电路结构回旋放大器。该回旋放大器采用电子回旋脉塞级联群聚段、损耗介质加载过模漂移段和高阶模式工作输出段等新型的电路结构,以解决当前回旋行波放大器线性段稳定性,提高系统的平均功率处理能力和提高非线性段峰值功率量级,以推动该类器件进一步发展。

140 GHz螺旋波纹波导小回旋行波放大器的研究

针对140 GHz回旋行波管,采用三折螺旋波纹波导作为慢波结构,通过色散特性分析优化螺旋波纹波导结构参数,达成了抑制模式竞争和扩展带宽的目的;依据布拉格衍射机理设计了输入耦合器,能够确保电子束有效流通以及信号稳定输入,且在136.5~144 GHz范围内,S_(21)>-0.5 dB。以小回旋电子注为激励源对该螺旋波纹波导回旋行波放大器进行了PIC仿真,当输入信号的频率为140 GHz、功率为50 W时,输出信号功率为223 kW,增益为36.49 dB;在134~142 GHz的频率范围时,输出功率在113~223 kW之间,3 dB带宽大于8 GHz。本文将螺旋波纹波导结构应用于140 GHz并取得了高增益和大带宽,对后续在更高频率的研究和工程应用具有较高的参考价值。

回旋速调放大器输入谐振腔分析及数值模拟

输入谐振腔将波导输入的高频信号转化为内腔中工作模式的驻波场,以实现对回旋电子注角向速度的调制。对输入谐振腔的同轴谐振腔和两端开孔的圆柱谐振腔分别进行了解析分析,数值计算中引入修正来反应耦合狭缝的影响,几min就能完成一种结构尺寸的计算分析。通过优化得到输入谐振腔的初步结构和尺寸,然后利用三维高频分析软件HFSS进行精确的模拟和修正,提高模式转化效率和纯度,获得了高性能的输入谐振腔。

8mm回旋速调管放大器高频窗的设计

采用三维电磁软件给出了8mm输入、输出窗的设计.其中输入窗采用矩形窗,频率为34～36GHz,驻波比小于1.08.输出窗频率为34.4～35.4GHz,驻波比小于1.2.文章讨论了介质厚度和相对介电常数对窗片反射系数的影响.

回旋速调管放大器及其发展评述

回旋速调管放大器是一种具有重要发展前景的高功率相干毫米波源。该文简要介绍了回旋速调管的结构和工作机理,详细评述了国际上回旋速调管的发展状况及趋势,指出了发展中存在的一些关键问题,并提出了自己的建议。

8mm二次谐波回旋速调管放大器双阳极磁控注入电子枪的设计

计算了8mm二次谐波回旋速调管双阳极电子枪的设计参数,根据这些参数,采用EGUN软件 进行模拟和优化,设计出了一只双阳极磁控注入电子枪,该枪的电子束纵横速度比为1.45,速度零散为5.4%, 并讨论了电极形状、磁场分布、电流、控制极电压和第二阳极电压对电子注性能的影响,结果发现电子注对这些 影响因子非常敏感,设计中应对它们进行充分优化。

8mm二次谐波回旋速调放大器的研究

对8mm高功率二次谐波回旋速调放大器进行了理论研究和优化设计,已研制出回旋速调放大器实验样管,并进行了热测实验,得到了如下结果:在中心频率为35GHz的情况下,得到的最大脉冲输出功率为180kW,效率为13%,增益为21dB;在电子束电压为58kV,电子束电流为25A的情况下,得到了150kW的输出功率,3dB带宽110MHz(0.3%).

具有分布损耗波导结构的回旋行波放大器绝对不稳定性

详细推导了具有分布损耗波导结构的回旋行波放大器的色散特性。通过绝对不稳定性振荡出现的条件,给出求解具有损耗波导结构回旋行波管放大器的绝对不稳定性起振电流的数值计算方法。研究结果表明:绝对不稳定性起振电流与损耗波导的集肤深度有关,选择有较大的集肤深度的损耗波导可以提高绝对不稳定性起振电流;绝对不稳定性起振电流同时也与工作磁场偏离饱和磁场的程度以及电子束的纵横速度比有关;通过设计具有分布损耗波导结构的注-波互作用电路,以及工作磁场、电子束的纵横速度比,可以在兼顾带宽、效率的条件下,保证回旋行波管放大器稳定工作。

回旋速调管放大器注-波互作用分析

给出了自洽非线性大信号理论分析方法,在理论分析和高频计算的基础上,建立了回旋速调管放大器注波互作用计算模型,对其进行数值计算。研究多种参量对放大器输出功率、增益、效率等的影响,通过优化得到了中心频率34GHz的四腔回旋速调管放大器设计方案。粒子模拟表明在工作电压65kV,注电流8A,电子注横向与纵向速度比为1.5时,输出功率230kW,带宽230MHz,电子效率45%,饱和增益33dB。

螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器的非线性模拟

给出了螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器非线性模拟中,处理偏模的初值问题和计算精度瞬时监测问题两项关键技术。采用这些技术编制的程序所得到的数值计算结果与Denisov等人实验观测值符合得很好。在此基础上,对电子束速度离散、螺旋开槽周期和开槽深度对效率的影响,进行了非线性模拟研究。结果表明:螺旋波纹壁圆柱波导回旋行波放大器效率对电子束速度离散不敏感,而对螺旋波纹开槽周期和开槽深度的依赖性较强;通过参数优化可望把目前实验的效率水平提高到25.6%。

3mm回旋行波放大器单阳极磁控注入式电子枪的设计

该文根据3mm回旋行波放大器对电子枪的要求,完成了单阳极磁控注入式电子枪的设计。首先由绝热理论和角动量守恒关系式,求出了电子枪的初始设计参数,如阴极倾角、电子注发射表面宽度和阴-阳极间距离等;然后借助电子注轨迹分析程序EGUN,利用数值计算的方法得到了最终的电子注参数。结果显示:在电子注加速电压70kV,工作电流4.55A,电子注的横向与纵向速度比为1.0时,电子注的轴向速度零散为2.4%,能够满足回旋行波管放大器对电子注低速度零散的要求。

Ka波段二次谐波回旋速调管放大器的优化设计与分析

设计了一支Ka波段二次谐波回旋速调管放大器,并利用基于广义电报方程的时域自洽非线性理论模型,对设计的回旋速调管进行了数值模拟。详细分析了工作电流、横纵速度比和磁场等参数对放大器输出功率、增益和效率的影响,得到了最佳的工作参数。模拟结果表明,在电子注电压70 kV,电流15 A,磁场0.675 T附近,可以获得大于250 kW的输出功率,近26%的效率和440MHz的带宽。

新型回旋速调管放大器链式群聚腔的模拟与设计

对新型回旋速调管放大器的链式群聚腔—TE模簇腔进行研究 ,通过三维电磁模拟对其进行分析和计算 ,讨论了损耗介质对群聚腔Q值的影响 ,以及内外腔耦合孔数量对谐振特性的影响 .模拟计算结果和冷测实验吻合得很好 .最后 ,为正在研制中的Ka波段三次谐波倍增回旋速调管放大器设计了一种链式群聚腔 .

Ka波段三段损耗波导结构二次谐波回旋行波放大器的模拟与设计

研究了一种具有多段损耗波导结构的8mm二次谐波回旋行波放大器.通过稳定性分析,确定了放大器的工作参数,并对其注-波互作用过程进行了详细的分析和讨论,完成了工作在35GHzTE02模二次谐波三段损耗波导结构回旋行波放大器的优化设计.非线性模拟结果表明,该互作用结构能有效地抑制寄生模式,在速度零散为3%的情况下,其峰值功率为125kW、增益为39dB、3dB带宽为4.3%.

W波段四腔回旋速调管放大器(英文)

介绍了W波段四腔回旋速调管放大器的设计.放大器工作在基膜TE01圆电模式,电子束工作电压70kV,工作电流6A,设计的双阳极磁控式注入电子枪,电子束纵横速度比1.5,速度零散小于4%.采用粒子模拟方法分析了各种参数对器件性能的影响.模拟结果显示,设计的放大器在电子束速度零散4%的情况下,增益35dB,带宽800MHz,输出功率100kW,效率为23.8%.

损耗介质加载结构Ka波段TE01模回旋行波管放大器稳定性的分析

该文从分析损耗介质加载金属圆波导中电磁波传输特性出发,应用回旋行波管放大器小信号色散方程,研究损耗介质加载结构TE01模回旋行波管放大器绝对不稳定性振荡和回旋返波振荡对器件稳定性的影响。结果表明:损耗介质的加载,可以提高绝对不稳定性起振电流,提高的幅度依赖于工作磁场偏离饱和磁场的程度、电子束横纵速度比等;增加波导损耗介质加载的厚度,可以提高竞争模式的回旋返波起振长度。合理选择波导的损耗层厚度、介电常数以及回旋行波管的工作电压、工作磁场和电子束横纵速度比,可以有效兼顾带宽和抑制不稳定性,保证回旋行波管放大器稳定工作。

W波段二次谐波回旋行波管放大器

采用谐波工作的回旋管互作用磁场比基波磁场降低了1/s,可降低整管磁场设计难度,具有较大的应用前景。通过对W波段二次谐波回旋行波管高频介质加载结构、模式竞争和注波互作用研究,确定了该放大器的工作参数。非线性模拟表明,当应用100 k V,20 A,α=1.2的电子注时,该回旋管可在91 GHz频率处产生465 k W的输出功率和49 d B的增益结果。并且,基于耦合波理论,讨论了一个轴对称半径微扰的TE02~TE01输出模式变换器,效率在95%以上时,其带宽达到4 GHz。

Ka波段二次谐波回旋速调管放大器的输出特性

根据谐波回旋速调管放大器的注 波互作用特点,对Ka波段二次谐波三腔回旋速调管放大器的 输出腔进行了数值模拟和优化设计,获得了输出腔末端高频波绕射输出孔径和腔体绕射Q值的对应关系。通 过PIC粒子模拟,分析了该放大器的频率响应特点等输出特性。结果表明,在35GHz频率,磁场0.685T,电 子注电压70kV,电流15A,横纵速度比为1.45,输入功率1.6kW时,放大器可以获得超过220kW的峰值输 出功率、约22%的效率和23dB的增益,3dB带宽可达到110MHz。

W波段回旋行波管放大器速度零散的分析

通过包含速度零散影响的回旋行波管放大器的非线性理论模型,以W波段两段结构回旋行波管放大器为例,详细分析了速度零散对放大器电子注—波互作用的影响.模拟结果表明,通过合理地调整互作用长度,减小电子横纵速度比、调节工作磁场等方法可以有效地减小速度零散的影响,对回旋行波管放大器的优化设计提供了理论依据.

回旋行波放大器中的电子束群聚与增益

给出了描述回旋行波放大器中辐射场演化的方程组 ,对电子束的群聚做了详细的理论分析 ,推导出了辐射场小信号增益的解析表达式 ,并得到两点结论 :在小信号区 ,力群聚作用可超过惯性群聚作用而产生负增益 ;在一定条件下 ,轴向群聚和角向群聚这两种作用可以相互增强。