S波段圆形注反向切伦科夫振荡器

真空电子器件广泛应用于军事民用等领域,具有功率高、电子效率高等优点。近年来在固态电子器件迅猛发展的影响下,真空电子器件的小型化需求越来越迫切。本文研究了超材料慢波结构的高频特性,表明基模n=0空间谐波具有返波特性和高耦合阻抗。同时,分析了两端加载能量输入/输出装置的超材料慢波结构的传输特性,仿真结果表明该结构在2.82~2.86 GHz范围内具有通带。设计了一种S波段基于超材料慢波结构的圆形注反向切伦科夫振荡器,注波互作用的仿真研究表明,在注电压为52 kV、注电流为6 A的条件下,在2.84 GHz频率处具有68.5 kW的输出功率,电子效率约为22%。该超材料慢波结构的横向尺寸约为传统S波段慢波结构的1/7,该反向切伦科夫振荡器的长度约为传统S波段返波振荡器的1/4~1/3,且电子效率高于对应的传统返波振荡器。这些事实表明该反向切伦科夫振荡器具有小型化的优势。

基于开槽单矩形栅和圆形电子注的W波段返波振荡器

提出将开槽单矩形栅和圆形电子注作为W波段返波振荡器的注波互作用回路.使用3维电磁场仿真软件CST-MWS对开槽单矩形栅的高频特性进行了仿真分析,研究结果表明:相对于传统单矩形栅,新结构的基模带宽有所展宽;基模与高次模发生模式竞争的可能性很小;在采用圆形电子注时新结构能获得大得多的耦合阻抗;新结构的趋肤损耗略有改善.将该慢波结构应用于设计一支以94GHz为频带中心的W波段返波振荡器:设计了简洁的慢波过渡部分、输出耦合器和终端匹配衰减器,优化参数后获得了良好的信号传输特性;利用粒子模拟软件CST-PS对返波振荡器模型进行了三维大信号注波互作用计算,设定合适的电子注电流等参数后,调整工作电压在较宽的频带内获得了瓦级的功率输出,电子效率在整个频带范围内优于1%.