回旋速调管群聚腔研究

本文采用场匹配法对回旋速调管群聚腔进行了理论分析和数值模拟 ,讨论了两端开孔对腔谐振特性的影响及引入损耗介质层降低Q值方法 ,给出了一种工作频率为 34GHz,工作模式为TE0 1的回旋速调管低Q群聚腔的计算结果 ,结果表明 ,开孔大小明显影响腔内的谐振特性及驻波分布 ,损耗介质层的厚度增加将使群聚腔Q值迅速降低 ,选择适当的腔体结构 ,损耗介质及其厚度能有效地降低Q值 ,满足设计要求 .

35GHz,TE021回旋速调管的电磁模拟

本文对一种新型的工作在二次谐波的三腔回旋速调管进行了理论分析和PIC模拟,该管子有两个十分突出的优点:由于其是工作在二次谐波上,这就大大降低了对轴向磁场的要求,可以避免笨重的螺线管或是超导磁场;其次由于其为三腔的结构,可以明显的提高管子的增益.PIC(ParticleInCell)模拟方法被采用来对该管子从磁控注入枪到微波电路进行了电磁模拟.在我们所采用的参数条件下,工作频率为35GHz,工作模式为TE021的三腔回旋速调管在0.675T的磁场下得到了22.5dB的增益以及23.71%的效率.

回旋速调管TE_(01)-HE_(11)模式变换器

根据耦合波理论,编制了优化计算程序,优化了30.5GHz TE01-TE11模式变换器的几何结构,得到了其可实现最高模式变换效率的几何参量.用仿真软件优化设计了同一工作频率的TE11-HE11模式变换器.结果表明这两个模式变换器组成的TE01-HE11复合模式变换器在30.5GHz和1%带宽内具有97.0%以上的TE01-HE11模式转化效率.测试表明该复合模式变换器具有良好的模式变换性能.

Ka波段TE_(01)模回旋速调管输出腔

利用模式展开和场匹配理论,建立了具有突变结构谐振腔的散射矩阵。在此基础上编制了FORTRAN计算程序,并对Ka波段TE01模回旋速调管的具有突变结构的开放式输出腔进行了数值计算。分析了回旋速调管输出腔的腔体长度和半径变化,以及输出耦合孔的半径和厚度变化对输出腔的品质因数和频率的影响。结果表明:由程序模拟输出腔所得到的计算结果与HFSS软件的结果一致;与冷测实验结果相比,品质因数的相对偏差为1.65%,谐振频率的偏差为10 MHz。

8mm回旋速调管的模拟设计与实验

设计了8mm波段回旋速调管,并进行了热测实验,在中心频率34GHz下,得到了最大脉冲功率172kW,最大平均功率大于2kW,增益31.9dB,电子效率23.4%,3dB带宽280MHz.

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。

Ka波段二次谐波回旋速调管放大器输入耦合器的分析与模拟

对应用于Ka波段二次谐波回旋速调管放大器的一种输入耦合器进行了分析,并利用三维电磁模拟软件HFSS和ISFEL3D对其进行了模拟与设计。研究结果表明,该输入耦合器具有较高的能量耦合效率,并能在Ka波段获得高纯度的TE021谐振模式。

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。

回旋速调管输入耦合器分析与设计

对Ka波段工作模式为TE01模和TE02模的两种回旋速调管的输入耦合器进行了详细研究,利用模式匹配理论和HFSS建模仿真计算了内圆柱腔和外同轴腔的尺寸;提出了一种与软件计算相结合的模式纯度计算方法,对内腔工作模式纯度、内外腔能量分数进行了计算。内腔侧面上的耦合缝的大小、角向位置都直接决定外同轴腔内的TEm11模向内圆柱腔的TE0n1模的耦合情况。针对耦合缝与输入波导成45°和0°分布两种情况,研究了耦合缝长、宽和角向偏移,以及内外腔频差对频率、Q值及内腔能量分数的影响。分别设计了Ka波段内腔工作模式为TE011、外腔为TE411和内腔TE021、外腔TE811的两种输入耦合器,并利用矢量网络分析仪对内腔工作模式为TE011的耦合器进行了冷高频测量,测得频率为34.257 GHz,与计算结果34.300 GHz仅相差43 MHz。

回旋速调管注波互作用理论的发展及评述

回旋速调管是一类具有重要应用前景的高功率、高效率和高增益相干毫米波源。本文简要介绍了回旋速调管的结构和工作原理,重点评述了回旋速调管注波互作用理论的发展状况和趋势,指出了发展中存在的一些问题,并提出了自己的建议,希望能对中国回旋速调管的发展起到一定的推动作用。

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。

回旋速调管双阳极磁控注入电子枪的设计与优化

根据8 mm回旋速调管放大器对双阳极磁控注入电子枪的要求,分析了电极形状、阳极电压、磁场、注电流对电子注横纵速度比和速度零散的影响,并进行了粒子模拟。分析表明:这些因素可归根为电场和磁场的作用,阴极附近高的电场有助于提高横纵速度比和降低速度零散;而高的磁场及低的磁压缩比将降低横纵速度比,但对速度零散影响无明显规律。在此基础上通过优化电极形状、磁场分布、电流、第一阳极电压和第二阳极电压,模拟并试制出工作电压65 kV、电流12 A、磁场1.4 T的双阳极电子枪,得到的横纵速度比值为1.4,横向速度零散为4.5%,为8 mm回旋速调管提供了稳定高质量的电子注。

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。

回旋速调管变周期TE_(01)-TE_(11)模式变换器

针对蛇形圆波导变换器尺寸大和带宽窄的不足,提出了变周期蛇形圆波导模式变换器,以实现TE01到TE11模式的高效率转换。根据耦合波方程,编制了优化计算程序,对工作于30.5GHz、半径为16mm的变周期以及传统蛇形变换器几何结构分别进行了优化计算,得到了可实现最高模式变换效率的几何参量。计算结果表明:传统结构变换器最优长度长达1 056.97 mm,转换效率98.1%,90%以上转换带宽也仅为3.3%;变周期变换器最优长度为769.53mm,转换效率为99.3%,90%以上转换带宽为5.9%。变周期结构相对于传统结构的模式变换器具有尺寸小和带宽宽的明显优势。测试表明所提出的模式变换器具有良好的模式变换性能。

Ka波段高功率基波回旋速调管高频系统研究

对Ka波段、工作模式为TE021模的基波高功率回旋速调管的高频结构进行了研究.讨论了群聚腔两端突变对TE02模反射相位和幅值,以及绕射产生的TE01模的相位和幅值的影响;TE01模相干迭加效应和对TE02模场分布形式的影响,通过粒子模拟计算研究了最具破坏性的杂模.优化设计了腔体的尺寸,使得既降低了TE01模对工作模TE02模的影响又有效抑制了最具破坏性的杂模,并得到了34GHz的TE021模四腔回旋速调管放大器设计方案.PIC计算表明:在工作电压70kV,注电流20A,电子横纵向速度比为1.5时,中心频率33.97GHz,输出功率720kW,相对带宽1.5%,电子效率51.4%,饱和增益大于49.7dB.

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 .

回旋速调管加载损耗介质群聚腔的研究

用模式场匹配理论建立了散射矩阵,数值模拟并分析了加载损耗介质层对群聚腔Q值、谐振特性以及群聚腔两端漂移段半径的大小对谐振特性的影响。研究表明:加载损耗介质在高频率下使群聚腔主要寄生模式EH212和EH311得到极大的抑制,对工作模式H01模更有利;衰减常数随损耗层厚度的增加而迅速增加,Q值随介质厚度的增加迅速减小,因此在设计腔体时必须严格控制损耗材料厚度。最后为正在研制的回旋速调管设计了满足要求的低Q群聚腔,该腔冷测实验结果与计算结果基本一致。

70GHz二次谐波倍频回旋速调管研究

对70 GHz二次谐波倍频回旋速调管高频结构和电子与波互作用进行了研究。研究了TE02模腔体绕射品质因数及模式转化,解决了二次谐波倍频回旋速调管漂移段不能截止70 GHz的TE01模而引起的腔体间高频串扰的问题。分析了注电流、输入功率、电子横纵速度比和电子注引导中心半径等参数对输出功率、增益和效率的影响。针对二次谐波回旋速调管放大器工作频带窄、效率低,进行了高频结构优化设计,显著地展宽了工作频带,提高了互作用效率。在理论分析和高频计算的基础上,建立了注-波互作用PIC(粒子模拟)模型,进行了粒子模拟计算和优化,得到了70 GHz的二次谐波倍频四腔回旋速调管放大器设计方案。粒子模拟结果表明:在工作电压70 kV,注电流13 A,电子注横向速度与纵向速度比为1.5时,中心频率69.81GHz输出功率256 kW,带宽160 MHz,电子效率28%,饱和增益大于44 dB。

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%.