大功率同轴与波导窗的结构与设计原理综述

大功率微波输能窗是微波电子管、电子直线加速器、正负电子对撞机、等离子体加热等装置的关键部件之一,其性能直接影响到器件的工作带宽、功率容量、寿命和可靠性等性能,甚至研制的成败。本文总结了几种大功率同轴窗和波导窗的结构和设计方法,并对大功率微波输能窗设计过程中存在的主要问题与发展趋势进行了分析,希望对各种应用场合下微波输能窗的选择和设计起到一定的引导作用。

漂移管直线加速器高功率波导窗的物理设计

为了研发中国散裂中子源(CSNS)漂移管直线加速器(DTL)的功率耦合器,在对常规波导窗结构进行改进的基础上,设计了一种新型高功率波导窗。利用微波仿真软件CST优化了波导窗的高频传输特性,并采用ANSYS分析了波导窗在通功率时的温升及热应力以防止陶瓷片破裂,结果表明,波导窗能传输的最大平均功率达到了800 kW。校核了波导窗抽真空时的机械强度,并对陶瓷窗高频打火进行初步讨论,结果表明,漂移管直线加速器入腔功率为2 MW,小于波导窗的临界输入功率2.355 MW,窗内打火的机率很小。

双脊型波导窗在宽带大功率行波管中的应用

本文简要分析了脊形波导窗的结构,介绍了WRD650双脊波导窗在实际制管中的应用,测试结果表明脊形波导窗应用于宽带大功率行波管是可行的。

S波段波导窗的设计

采用高频结构模拟器(HFSS)建立波导窗物理模型,并计算波导窗内的电场分布、大小和方向,以及波导窗的射频参数如频率与带宽、输入电压驻波比,从而为改进波导窗提供了理论依据,并最终设计了一个适合5MW、45kW高功率传输的波导窗。

325 MHz高功率波导窗设计研究

为了使漂移管加速结构运行更加稳定,传输功率可更好地馈入质子直线加速器中,本文对漂移管加速结构的波导窗进行设计与研究。利用微波仿真软件CST对波导窗的结构进行计算,并通过改善匹配结构对射频参数进行分析及优化。通过仿真结果计算频率带宽、电场分布及功率损耗。最终对波导窗进行热分析,通过公式计算所需冷却水的流量。结果表明,该波导窗可应用于325 MHz加速结构中。

新型陶瓷气密低损耗U波段波导窗设计

本文设计出一种应用于U波段的小型化、低插损、高气密性的毫米波波导窗传输结构,它采用完全无吸水率的陶瓷基片作为介质窗材料,首次在采用高介电常数介质情况下,实现了低损耗、完全气密的波导窗结构。经实物测试验证,其外形尺寸仅为4.3mm*2.9mm*2.05mm;该波导窗在-55℃~+85℃的环境温度下,其射频性能在46~53GHz频段内回波损耗优于15dB,插入损耗小于0.4dB,且其高气密性不产生变化。因此,该低损耗、高气密性的波导窗结构,满足毫米波系统在实际工程应用中对稳定性和可靠性的需求。

超级紧凑V和W波段宽带透明波导窗设计

设计了一种超级紧凑的、可工作于V波段及W波段的毫米波波导窗,它基于低损耗环烯烃共聚物(COC),加工成阶梯结构,放置在波导匹配段中间对称位置,并在两侧连接标准的矩形波导通道,从而具有宽带、透明、易匹配以及机械性能良好等特点。验证了该波导窗在V波段和W波段内的可行性,在回波损耗优于20 dB的情况下,在V波段工作频带为57-66 GHz,在W波段工作频带为77.8-108.25 GHz,仿真和测试结果证实其为毫米波甚至更高频带上宽带应用的理想选择。

一种高大空间电磁波暗室的气流组织设计

随着国内对电磁波暗室,尤其是高大空间电磁波暗室的需求日益增长,空调系统如何更好地在该类高大空间有限送风条件的情况下承担室内的热湿负荷成了一项容易被忽视的难点。本文对电磁波暗室常用空调形式进行简单介绍、归纳总结其内的多种送回风方式的优缺点,简要阐述电磁波暗室所采用的特殊风口的特性,同时结合武汉某屏蔽暗室实际案例,通过计算、气流组织模拟等多种手段分析高大空间的电磁波暗室内的气流组织在实际案例中所能达到的效果,为今后同类型的高大空间内有限送风条件下的空调系统设计、气流组织设计提供参考。

宽带大功率行波管高效率技术研究

本文针对宽带大功率连续波行波管,对其慢波结构、多级降压收集极和输能结构进行技术研究,利用MTSS和CST仿真技术,改进原有结构方式,进一步提高宽带大功率行波管整管效率。

电磁屏蔽机房技术及应用探讨

介绍了电磁屏蔽机房的构成及其原理,结合工程实例简述了电磁屏蔽机房建设工艺,并根据工程中具体问题提出了解决方案。

屏蔽室通风仿真设计研究

针对以往屏蔽室通风是根据经验布置,造成通风量不足或过设计等问题,以某项目屏蔽室为研究对象,利用CFD仿真技术,研究进出风口五种布置方式下屏蔽室通风量的大小。结果表明,方案一、方案二、方案三风阻最小,方案五次之,方案四风阻最大;进出风口按照方案一、方案二、方案三布置时,随着通风波导窗之间距离的增大风量减少;进出风口按照方案四布置时,随着通风波导窗之间的距离增大风量增加;进出风口按照方案五布置时,通风波导窗距离和通风量的关系不明显。该仿真试验研究可为屏蔽室通风进出风口设计提供仿真设计依据。

微波暗室空调设计研究

针对微波暗室的温湿度特点、产尘情况,分别介绍了洁净和非洁净微波暗室的空调设计要点,并以洁净度9级的某高大微波暗室为工程实例,从送风量的计算、风口的布置以及空调系统的确定进行了论述。

新一代的直播卫星行波管

通信卫星系统是七十年代期间应用卫星中最重要的发展成果;而在八十年代,人们最向往的是发展从空间直接向普通家庭转播电视的直播电视卫星。直播电视卫星既可为发达国家提供更多的广播信道,也能为发展中国家建立覆盖全国的电视网络,因而目前已引起许多国家的关注。

功放室散热处理的工程经验

阐述了实际工程项目中处理EMC电波暗室附属功放室散热问题的经验,提出了功率放大器发热量估算方法和功放室的布局方法,并分别介绍了空调系统的选型、不同类型放大器的散热处理方式。

通风系统电磁脉冲防护关键技术研究

通风系统是防护工程中重要的生命线保障系统,其电磁脉冲防护非常必要。针对当前工程防护中的薄弱部位,研究改进了屏蔽消波活门、扩散段等关键防护设备,通过设置屏蔽消波活门、在金属管道上增加扩散段和蜂窝波导窗等,使通风系统的电磁脉冲防护更加完整和系统,提高了工程的整体电磁脉冲防护能力,以满足工程防护需求。该技术也适用于输送其他介质金属管道的电磁脉冲防护。