速调管矩形波导窗的研究

运用微波等效电路(微波网络)的方法,研究了大功率速调管矩形波导输出窗的转移矩阵,根据微波无反射条件求解窗的最佳尺寸。利用3维电磁场计算软件ISFEL3D进行精确模拟。将微波等效电路方法的计算结果与ISFEL3D的模拟结果和实验结果相比较,得出结论:运用微波等效电路方法对矩形波导输出窗进行设计,理论较为简单,编程容易实现,计算速度很快,便于参数调整,且计算结果与实际测量误差较小,适合应用于速调管矩形波导输出窗设计的初步阶段。

3-节滤波器型π-模双间隙腔加载同轴-矩形波导输出电路研究

该文提出了一种适合于低频段中等功率的宽带速调管的新型3-节滤波器型输出电路—π-模双间隙腔加载同轴-矩形波导输出电路,并对输出电路的性能以及各部分结构对输出腔间隙阻抗的影响规律进行详细研究。研究结果表明,同轴-矩形波导混合型输出电路不仅克服了低频段宽带速调管中输出波导尺寸太大而影响聚焦系统的困难,有利于提高电子注通过率和整管效率,同时还具有很好的输出带宽潜力和良好的高功率承受能力。

S波段大功率宽带速调管输出窗鬼模振荡的抑制

实验发现,当盒型输出窗圆波导与两端矩形波导的中心轴线出现偏离时,在高频状态下,输出窗存在鬼模振荡的隐患,引起输出窗打火,导致窗片炸裂。该文介绍了一种S波段大功率宽带速调管输出窗鬼模振荡抑制的方法。通过模拟仿真分析和实验研究,调整了输出窗圆波导段的结构,在对带内驻波系数影响较小的条件下,成功地消除了鬼模振荡的隐患,确保即使出现波导轻微不对称的情况,也不会发生因鬼模振荡而引起的输出窗打火现象。

X波段速调管功率合成输出结构研究(TE01模输出窗设计)

在对X波段高峰值功率微波源迫切需求的牵引下,该文为X波段高峰值功率速调管功率合成输出结构设计了一个工作在9GHz的TE01模输出窗,输出窗相对带宽大于7%,通带内插入驻波比小于1.2。此外,该文还建立了TE01模输出窗窗片稳态温度分布的计算方法。理论分析表明,该输出窗传输50MW的高峰值功率不会由于温升而出现窗片的破裂。

高功率高效率速调管输出耦合器的优化与设计

输出耦合器作为速调管关键部件,其性能直接关系到速调管的整体表现。然而,耦合器故障却是速调管及多种真空电子设备中最为常见的问题之一,特别是在高连续波功率运行场景下,这一问题更为突出。针对连续波650 MHz/800 kW高效率速调管,对输出耦合器进行优化设计,并在单注和多注速调管耦合器测试方面取得了重要突破:单注速调管输出耦合器在连续波模式下的测试功率已达到690 kW以上,为了进一步增加功率容量,采用T-bar结构过渡,并对耦合器进行优化设计,使陶瓷附近电场分布更均匀;而多注速调管矩形波导窗输出耦合器最高测试功率达到全驻波115 kW。此外,通过对耦合器的结构、材料以及散热方式进行分析与优化,积极探索提升耦合器功率容量的多种可能途径,进一步增强了速调管的稳定性和可靠性。

低反射低吸收高平均功率输出窗的设计

对高平均功率微波、毫米波输出窗的反射和吸收功率进行了理论分析,以蓝宝石输出窗为例,给出了低反射、低吸收的高平均功率回旋速调管放大器输出窗的设计方案。该放大器输出窗厚度为1.35mm,半径为9mm,工作频率为34GHz,在加工误差小于2%的情况下,输出窗反射率小于1%,当平均输出功率为10kW时窗片的吸收功率为2.5W。

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.

S波段盒型输出窗击穿原因的电磁分析

通过对实验过程中炸裂的S波段盒型输出窗观察和X射线光电子能谱检测,结合软件对窗内电磁场分布模拟以及电磁机理的理论分析,探讨高平均功率输出窗电击穿的物理原因,研究窗中高次模式电场对微波功率损耗、功率流方向以及输出窗电击穿的影响。结果表明,存在于窗片表面的TM11模可能降低输出窗的电压和平均功率承受能力。

L波段10MW同轴腔多注速调管双端口输出系统的研究

该文对L波段10 MW多注速调管输出系统开展了模拟和实验研究。计算分析了新型双端口6注同轴输出腔谐振频率、品质因数、特性阻抗等高频参数;设计了扁波导耦合输出窗,在波导内设置金属杆以调节阻抗匹配,使输出窗在工作频点1.3 GHz的驻波比计算值小于1.01,驻波比1.2以下带宽为100 MHz;加工了输出系统实物,开展了冷测实验,实验值与设计值吻合良好;利用PIC软件对输出系统注-波互作用特性进行了计算,获得了大于10 MW的输出功率,计算注-波转换效率大于65%。

P波段速调管门扭型输出结构的研究

本文在分析几种现有速调管输出结构的基础上,对P波段速调管门扭型输出结构进行了改进。该结构是一种由同轴波导耦合转换至矩形波导(WR1500)的新型输出结构,在650 MHz频率处驻波比为1.003,带宽5 MHz。本文在对输出窗电磁仿真的基础上进行了热分析和机械应力分析,温升最大点和应力最大点分别位于短路面一侧和窗片、波导壁焊接处。连续波功率1 MW时,最大温升值为46℃,最大应力为117 MPa。该设计具有良好的焊接结构与散热性能,可以满足工程需要。

X波段盒形输出窗频率特性的改进

该文首先详细阐述了判别输出窗鬼模的原则和方法,然后以一个X波段输出窗为例介绍如何应用三维电磁场计算软件微波工作室对输出窗进行改进,计算与冷测均得到了较好的结果,可以满足实际需要,对输出系统的设计具有很高的参考价值。

S波段100MW速调管的研制

中国科学院电子学研究所研制的S波段100 MW速调管是国内目前峰值功率最高的速调管,其最大的技术特点是,它有两个输出波导和两个输出窗。在工作电压414.7 kV、工作电流583 A、脉冲宽度2μs和重复频率25 Hz的条件下,该管的峰值功率达到了110.85 MW,效率和增益分别达到了45.8%和58 dB。该管的工作稳定性好,束流通过率高(直流和高频通过率分别为99%和97%),工作中未出现明显的打火和振荡现象。本文详细地介绍了该管的设计考虑和测试结果。