开槽波导3次谐波回旋行波放大管非线性理论与数值模拟

本文讨论了开槽圆柱波导的高频场分布，给出了注波互作用自洽非线性理论．在电子作大回旋运动与考虑速度零散的情况下，采用四阶龙格库塔法，对均匀截面开槽波导3次谐波回旋行波放大管往波互作用进行了数值计算，得出一些重要的互作用规律，为回旋行波放大管的进一步研究打下了基础．

两级回旋行波放大管结构参量对管子性能影响的分析

对两级开槽回旋行波放大管注波互作用进行了自洽非线性数值计算，分析了分隔段的长度、位置以及第一级、第二级高频波导的长度对注波互作用的影响情况，模拟了电子注速度离散对效率、增益、带宽的影响。

基于263 GHz回旋行波放大器的带栅Cusp电子枪研究

基于实验室的超导磁体,为工作在263 GHz的回旋行波放大器设计了一个电子枪。通过对电子枪的理论分析以及结合MATLAB、POISSON SUPERFISH和Trak Charged Particle Toolkit进行了大量的模拟计算,讨论了不同的结构参数和磁场对电子注的横纵速度比及其零散的影响,确定了磁场和发射极的参数值并加快了大回旋电子注性能参量的优化,得到符合设计要求且具有工程实际应用的带栅电子枪。在超导磁体中主线圈、收集极线圈和阴极线圈的电流为51.253 A时产生的磁场分布中,该电子枪预计能够在偏置电压为1 kV和一定初始发射角零散的情况下产生25 kV、0.5 A、横纵速度比为1.1、横纵速度比零散为6%的大回旋电子注。当带栅电子枪处于偏置电压为-64 V以下时,电子注被完全关断。

螺旋波纹波导回旋行波放大器的研究

介绍了一种工作频率范围在200~220 GHz,输出功率为7 kW的回旋管行波放大器。70 keV、1.5 A、大回旋电子束的回旋模式的三次谐波与五折螺纹波导互作用区域中传播的类TE 31模式发生共振相互作用,实现宽带放大。大回旋电子束由一个磁会切(CUSP)电子枪所产生,所设计的类TE 31模式具有理想的色散特性,其色散特性通过理论预测,计算机模拟和实验相结合来设计优化。三维粒子仿真(CST PIC)模拟得到了输出功率和增益分别为约7 kW和51.5 dB,输入信号功率为50 mW,3 dB瞬时增益带宽约为20 GHz。

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。

一种低交叉调整率的星载双行波管放大器电源设计

双行波管放大器因其体积、重量的显著优势,在通信卫星转发器分系统中广泛应用。本文设计了一种星载双行波管放大器电源,通过优化设计倍压整流电路和增加次级谐振网络,降低了多路输出应用场合下漏感对电压稳定度的影响,使多路高压输出电压在宽负载范围变化时具有良好的交叉调整率,大幅提高了放大器整机的效率和可靠性。

一种行波管放大器测试软件的设计与实现

为解决现有自动测试系统通用性较差的问题,设计了一种基于三层架构的行波管放大器测试软件。软件采用表示层、业务逻辑层和数据访问层的三层架构模型。表示层用来输入产品信息和测试的数据展示,利用Matplotlib第三方依赖库实现测试数据的可视化分析;逻辑业务层实现测试项目的具体实现过程;数据访问层完成对所有仪器的控制和访问。系统的三层架构体现了“高内聚、低耦合”特性,结构清晰,可扩展性强,容易适应需求变化,方便快捷的扩展新的测试项目和新的测试仪器,提高了测试系统开发效率;软件已完成多个卫星型号的200余台行波管放大器测试,节省了30%测试时间,显著提高测试效率。

一种适用于Ku波段行波管放大器的预失真线性化器

随着通信技术的发展,功率放大器线性度要求日益提高。该文提出一种两支路预失真电路,在单支路预失真电路基础上加入可调衰减器和非线性发生器级联成的辅助支路,改善了单个非线性发生器增益曲线斜率不足的问题,并在ADS中代入行波管模型仿真分析。在此基础上,加工Ku波段实际预失真电路并与行波管联合实验,线性化后的行波管放大器三阶载波交调比在输入功率回退3 dB时达到12.92 dB,回退6 dB时达到22.8 dB,线性度有了明显的改善。

射频预失真器与基带预失真算法结合对行波管功率放大器线性化改善的影响

为了保证自适应算法的效果,一般会将行波管输出功率进行一定回退,但是会降低行波管的工作效率。通过在行波管前端加入射频预失真器,在额定输入功率范围内,线性化后的行波管的非线性失真现象得到了一定程度改善,然后再进行基带自适应算法的实现。X波段行波管在输出功率回退较少的同时,达到较好的非线性失真改善效果。

降低行波管放大器非线性的预失真技术研究

文章提出了一种新型的利用预失真技术设计行波管配用线性化器的数学模型。在saleh提出的行波管的模型的基础上,得出了预失真电路的功率转移特性曲线和相位漂移曲线,扩展了行波管放大器的线性工作区,并实现了级联后的整个系统在线性工作区域内增益不变和零相位漂移,所得结果为行波管预失真电路的设计提供了重要的理论依据。

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。

利用行波管放大器产生微波波段拍波实验

介绍了一种先利用初级源进行小功率合成产生微波波段拍波 ,然后再用单只行波管放大器进行功率放大产生较高功率微波波段拍波脉冲的方法 ,目的在于为高功率微波效应研究提供方便、实用的拍波效应源。实验结果显示 :利用单只行波管放大器可以在微波波段产生拍频为 1MHz～几百MHz的拍波 ,并可以调节两个频率分量在总输出中的功率比例 ,实验获取的拍波脉冲输出功率为 2kW ,脉冲重复频率为 10kHz。实践证明 ,这种方法可以满足部分高功率微波拍波效应研究的需要 。

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%。

太赫兹翼片加载折叠波导行波管放大器的研究

翼片加载折叠波导电路是一种改进型的行波管互作用电路。与原始结构相比,它具有提高的耦合阻抗、扩展的横向尺寸以及更加灵活的设计能力,因此适合工作在太赫兹频段。首先采用理论模型设计了工作频率0.22THz的慢波结构;然后采用三维粒子模拟技术对翼片加载折叠波导行波管放大器的非线性性能进行了研究。结果显示,新型结构具有高的互作用效率和宽频带放大的能力。在中心工作频率220GHz处,2mW的驱动功率下可以得到4W的饱和输出功率,对应的电子效率和增益分别为2.47%和33dB(考虑了电路的导体损耗);恒定功率下扫频模拟显示,放大器的瞬时3dB带宽可达13.6,频率范围覆盖205～235GHz。

电源调制器电路对脉冲行波管功率放大器相位稳定性影响研究

行波管放大器(TWTA)广泛应用在雷达、通讯等领域。相位稳定性影响传输信号质量、目标参数检测精度、电磁兼容性等指标。该文在定量分析电源调制器(EPC)电路参数对TWTA相位稳定性影响的基础上,提出提高TWTA相位稳定性的EPC电路的几种设计方案:选择合理的供电电路,利用低压储能高频高压电源提高阴极电压的稳定性,利用调节控制脉冲幅度补偿阴极电压脉冲顶降造成的相位不稳定性。该文成果为研制体积小、功率大、相位稳定性高的TWTA提供了依据。

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。

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.

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%.

集成CMOS行波放大器的设计和仿真

采用有耗片内螺旋电感和 0 .1 8μm CMOS工艺对集成行波放大器进行了设计 ,其仿真增益在 1 4GHz的频带内大于 1 5 d B.仿真了有耗片内螺旋电感的分布参数对放大器增益的影响 ,该仿真结果对放大器的设计和优化具有很好的指导作用 .