螺旋慢波电路高频特性的三维计算模拟

使用MAFIA软件对螺旋慢波线高频特性进行计算模拟,避免解析理论中的假设处理,提高了计算精度,与实验测试值相比色散特性的平均模拟误差为1%左右,耦合阻抗的平均误差为0.2%左右;并对不同建模方法下的不同模拟方法在计算时间和精度上作了比较,证明了准周期边界条件的模拟方法是一种在实际工程应用上同时满足精度与效率要求的模拟方法。

螺旋慢波电路参数变化对行波管特性的影响

借助于行波管CAD技术的发展,建立了螺旋线行波管三维电磁冷模型和注-波互作用大信号模型,就螺旋慢波电路参数在公差范围内外做细微变化时,所带来行波管冷热特性的影响进行了全面研究和讨论,得出了一些有用结论。这为生产厂家在考虑成本的前提下,有效控制工艺参数,提供了具有实际指导意义的参考。

三维螺旋慢波电路的精确的冷测模拟

利用MAFIA的准周期边界条件对螺旋慢波电路的高频特性进行模拟 ,发现模拟结果在一定的网格取值范围内作微小变化 ,在此基础上使得色散曲线趋于数值收敛 ;并提出利用MAFIA后处理模块直接计算耦合阻抗的方法 ;将模拟计算结果与实验测试值进行比较 ,其平均误差范围达到设计要求 。

基于螺旋慢波加热机制的电子回旋共振离子源电磁计算分析

为提高电子回旋共振离子推力器(ECRIT)的推力,扩展其应用领域,从制约离子源电离度的电子加热机制出发,研究螺旋慢波条件下ECR离子源的电子加热机制,并与传统耦合天线的加热机制进行对比,得到了螺旋慢波的加热特点。基于螺旋天线的色散方程,采用有限元方法,计算并分析不同结构参数下离子源放电室内静磁场、微波电场和ECR区电子获能指标的分布规律,最终获得螺旋慢波加热的新型ECR离子源结构。计算结果表明,螺旋慢波条件下,电子加热范围得到显著拓宽,更有利于离子源电离度的提高。在输出频率4.2GHz、输出微波功率30W和给定离子源腔体结构条件下,以最宽电子加热范围为目标,计算得到离子源最佳的螺旋慢波耦合天线和磁路结构,此时螺旋角为7°,磁环位置为a=10mm,b=20mm。

用于行波管螺旋慢波组件的挤压新方法

在螺旋慢波结构行波管制作中,螺旋慢波组件冷挤压是其中工序之一。本文提出了一种用于行波管螺旋慢波组件的挤压新方法并自制了相应的冷挤压设备样机。该设备可以用于以弹压法制作行波管的螺旋慢波结构,能够满足行波管的工艺要求,所制作慢波组件在一致性上有所提高。

螺旋慢波系统高频特性的计算机仿真

介绍了用德国CST(Computer Simulation Technology)公司提供的微波工作室MWS (Microwave Studio)4.2软件模拟计算螺旋线慢波系统的色散特性和耦合阻抗的理论方法。通过对矩形夹持杆支撑螺旋慢波结构的模拟计算,与测试结果相比色散特性的平均模拟误差为1.5%左右,耦合阻抗的平均误差为 0.3%左右;相比于 MAFIA仿真,计算精度更高,计算时间更短。

不同方法制备的螺旋线慢波组件的散热性能的研究

利用电阻温度系数法对几种方法制备的慢波组件散热性能进行了实验研究,结果表明石墨热挤压法、磁控溅射覆膜法及压力扩散焊接法和无变形热挤压法比冷弹压法和传统的缠钼带热挤压法制备的慢波组件散热性能强许多.传统的石墨热挤压法可与无变形热挤压法制备的组件的散热能力相比拟,但石墨热挤压法会引起慢波组件的两次变形,使慢波组件的微波反射点增多增强.压力扩散焊接法制备的慢波组件散热性能比溅射镀膜法制备的慢波组件散热性能稍强,但压力扩散焊接法与溅射镀膜法相比具有更低的微波损耗.这些结果为制备散热性能强的慢波组件提供了有益的实验结果.

考虑螺旋带径向厚度的螺旋线慢波系统的研究

分析了具有夹持杆和金属屏蔽筒并且考虑了螺旋带径向厚度的螺旋线慢波系统的色散特性和耦合阻抗。通过用切比雪夫多项式来展开螺旋带上的面电流,用真空层来模拟螺旋带的厚度,用均匀分层介质来等效介质夹持杆,得到了色散方程和耦合阻抗的表达式。与实验数据相比,考虑螺旋带厚度所得出的结果明显优于未考虑其厚度的结果。利用该模型设计了两个工作在3GHz的螺旋线慢波系统。

翼片加载螺旋线慢波结构的螺旋带模型

翼片加载螺旋线慢波结构广泛应用于大功率、宽频带行波管中。建立了翼片加载螺旋线慢波结构的螺旋带模型,得到了实用的色散方程、耦合阻抗和衰减常数的表达式。利用导出的方程对实际行波管的螺旋慢波结构进行计算,并与测量结果和导电面模型进行了比较,计算结果与测量结果具有良好的一致性。分析了不同管壳半径对色散特性的影响。

螺旋线慢波结构的参数变化对其冷测特性的影响

本文介绍了用MAFIA软件的准周期边界条件计算螺旋线行波管慢波结构的色散和耦合阻抗等冷测特性的方法 ,并重点对慢波结构中各参数 ,特别是矩形螺旋线截面的宽度和厚度对其冷测特性的影响进行了分析 .这是目前理论上没有解决的难题 .分析结果表明 ,螺旋线的宽度和厚度对其色散影响不大 ,而对耦合阻抗有一定影响 .对耦合阻抗而言 ,螺旋带宽度和厚度都存在一个最佳值 .

新型高导热螺旋线慢波结构的设计和仿真分析

该文从理论上通过对螺旋线慢波结构的热状态进行分析,首次提出以椭圆管壳结构来代替传统的圆管壳结构,然后利用ANSYS软件对椭圆管壳螺旋线慢波结构作了三维热分析并利用微波工作室CST分析了其高频特性。仿真结果表明,椭圆管壳螺旋线慢波结构的导热能力明显强于传统的圆壳结构,且夹持杆数目越多,导热能力越强。同时还发现椭圆管壳慢波结构在保证足够大耦合阻抗前提下,其工作带宽相对圆壳更宽。

双渐变螺旋线慢波结构参数分析及优化

双渐变螺旋线慢波结构是空间行波管中使用最广的慢波结构之一。利用Christine大信号程序对该慢波结构各部分长度和螺距对行波管效率以及增益的影响进行了分析。结果显示:增益和电子效率与慢波结构长度成正比,且输入端的长度对增益影响最大;电子效率对相速增加段的螺距的变化最为敏感。根据分析结果,通过增加输入端长度,加大相速增加段的螺距,同时减小相速减小段的螺距进行优化。优化后,电子效率由35.4%提高至36.8%,增益由54.6 dB增加至56.2 dB。

螺旋线慢波结构高频特性的简化模拟方法

利用3D电磁仿真软件HFSS中的Master/Slaver边界条件,基于螺旋线慢波结构的角向周期性,提出了一种改进的高频特性仿真方法。将具有3根夹持杆的螺旋线慢波结构的仿真模型从1个螺距的长度缩小到了1/3个螺距。仿真结果表明:采用改进后的模型,计算所得的相关高频特性参数与改进前传统模型所得结果基本一致,但是运算时间减少了至少3/4,且频率越高,计算时间上面的优势越大。

渐变螺距螺旋线慢波系统高频特性的仿真分析

为实现渐变螺距螺旋线慢波结构高频参数的高精度估计．基于MAFIA仿真平台．研究了螺距变化对超宽带螺旋线慢波系统（4～18GHz）的色散、互作用阻抗与衰减常数的影响。获得了各高频参数随螺距变化的规律。研究表明：相速几乎随螺距增大而线性变大．互作用阻抗与螺距是非线性的关系。衰减常数随螺距增大而非线性地减小；由于在维持电子注与电磁波速度同步的限制下．螺距变化的幅度不可能很大，因此可近似按线性关系来处理互作用阻抗及衰减常数与螺距之间的关系。由此提出了一种可精确计算渐变螺距螺旋线慢波结构高频参数的方法——线性插值法。

翼片加载螺旋线慢波系统的特性测量与模拟

使用Agilent8510C矢量网络分析仪测量了两种不同翼片加载螺旋线慢渡系统在2～18GHz频带内的色散和耦合阻抗。将被测系统等效为适当的微波网络，推导得到去除端口反射影响的慢波系统在微扰前后相位移变化的公式，应用该公式进行修正，可以有效抑制实验结果的波动。运用HFSS软件对实验中两个被测的螺旋线慢波结构进行建模，考虑了高次空间谐波对耦合阻抗的影响，结果表明，色散和耦合阻抗的模拟与实验值均有很好的一致性。

一种新型圆弧形螺旋槽慢波结构的色散特性

本文提出了一种新型的大功率行波管慢波结构─—圆弧形螺旋槽系统；采用近似的场论方法，得到了该结构的色散方程；讨论了主模在其中的传播情况和系统结构参数变化对色散特性的影响．数值计算表明；螺旋角变小、圆弧角增大都对改善系统带宽有利．本文的结果为进一步研究和设计此类新型大功率行波管高频系统提供了理论基础．

螺旋线径向挤压变形对其慢波结构冷测特性的影响

介绍了用MAFIA软件的准周期边界条件计算螺旋线行波管慢波结构的色散和耦合阻抗,以及用ANSYS软件对螺旋线径向挤压变形建模的方法,并对螺旋线受挤压径向变形对其冷测特性的影响进行了详细的分析。结果表明:螺旋线径向挤压变形会导致相速增大,而在通常的变形范围内耦合阻抗也会增加;当变形继续增大时耦合阻抗上升到最大值后开始下降。

基于MAFIA软件的螺旋线慢波结构冷特性仿真

利用MAFIA软件所提供的准周期边界条件,对两种不同夹持结构的螺旋线行波管一个周期结构的色散和耦合阻抗特性进行了仿真,并与国内开发的螺旋线行波管计算软件包的计算结果进行了比较,为今后进一步优化螺旋线行波管的慢波结构打下基础。

螺旋线行波管慢波结构热特性计算专用软件开发

针对行波管慢波结构热分析的必要性,介绍了螺旋线慢波结构的热产生机理,结合ANSYS软件设计了可对不同翼片加载和不同形状夹持杆的螺旋线慢波结构进行热特性分析的专用仿真环境。利用该仿真环境,用户可以在不掌握ANSYS软件的情况下对螺旋线行波管慢波结构的热特性进行模拟计算。

新型半矩形环螺旋线慢波结构高频特性

针对行波管更高工作频率和更大输出功率的发展需要,提出了一种半矩形环螺旋线慢波结构。基于三维电磁仿真软件HFSS的模拟研究表明:调控慢波结构的尺寸可以获得合适的色散特性和互作用阻抗,与现有技术的半圆环螺旋线慢波结构相比较,半矩形环螺旋线慢波结构的色散变化很小,但是具有更高的互作用阻抗值。新结构具有平坦色散、高互作用阻抗、与微细加工技术相兼容以及方便与带状电子束互作用的综合优点。