S波段相对论速调管放大器同轴输出腔的数值模拟

介绍了S波段强流相对论速调管放大器(RKA)同轴输出腔内束波转换效率和腔主要参数的计算、微波提取的粒子模拟和优化以及实验。模拟计算时,采用单间隙的同轴输出腔,束压580 kV、束流4 kA的环行电子束,基波调制深度为80%,利用3维粒子程序得到约500 MW的微波输出功率,效率21.5%。将该模拟结果应用于实验的设计,实验中采用束压550 kV、束流4 kA的电子束得到功率500 MW、脉宽120 ns的输出微波,束波转换效率22.7%,实验结果与模拟结果吻合较好。

大耦合孔同轴输出腔的3维解析分析

在高功率微波器件中,通常采用大耦合孔的同轴微波输出腔,该腔为3维结构。采用场等效原理将腔体、耦合孔及其输出负载(行波边界)进行分区,每个区域中的场由界面上的磁流密度决定。采用格林函数积分法可得每个区域中的3维场,再由各个区域的场匹配方程求得腔体的谐振频率、特性阻抗、有载品质因数、模式分布等参数。为腔体的计算和设计提供一种计算模型。

X波段相对论速调管放大器同轴双间隙输出腔输出特性

设计了工作在X波段的相对论速调管放大器同轴双间隙输出结构,并采用3维PIC程序对其进行了粒子模拟,分析了输出微波功率随直流渡越角、输出腔品质因数值等相关参数的变化,对输出腔体结构进行了优化设计。模拟结果表明:同轴双间隙输出结构可以降低束流的势能,增加束流与腔体的作用时间,提高速调管的微波提取效率。模拟中采用束压600kV、束流5kA、调制深度100%和峰值频率9.37GHz的电子束以及1T的轴向引导磁场强度,得到了周期平均功率1.2GW、峰值频率9.37GHz、效率40%的微波输出。

L波段多注速调管同轴线滤波器宽带输出回路的研究和设计

该文设计了一个相对工作带宽超过14％、可用于L波段多注速调管的宽带输出回路—四耦合槽π模强耦合双间隙腔加载同轴线滤波器,并对其进行详细地分析和计算。研究结果表明,在较低频率波段宽带速调管中,采用同轴线滤波器的宽带输出回路是完全可行的,并且具有更大的输出带宽潜力和较小的体积,特别有利于整管的小型化。

高次模多注速调管同轴输出腔性能改进的研究

该文针对工作在TM310模的多注速调管同轴输出腔中工作模式的场分布均匀性、外观品质因数及其与邻近模式的频率间隔等问题进行了研究,提出了一种带有短路杆和金属环的多注速调管同轴输出腔结构。分析发现,适当设置短路杆和金属环不仅可以使外观品质因数降低,还可以改善工作模式的场分布;而且设置金属环还可以增大TM310模和邻近模式的频率间隔以实现抑制杂模。利用仿真软件对X波段的同轴输出腔进行了模拟计算,计算结果与理论分析一致。在此基础上加工了冷测模型,测试结果表明TM310模与邻近模式的频率间隔均达到了1.2 GHz以上,外观品质因数从507.4降至193.5,工作模式的场分布也变得均匀。

速调管输出腔高阶横磁模式加载波导滤波器输出回路

该文设计了工作于高阶横磁TM310模式单间隙封闭圆柱同轴腔。在输出矩形波导内设计了横向电感滤波膜片的新型结构。用模拟场分析法计算了腔内6个漂移管中心处间隙阻抗平均值的频率特性。模拟和计算发现,该结构模式输出回路的间隙阻抗平均值随频率的变化出现双峰曲线。这表明,采用滤波膜片波导的输出带宽比采用空波导情形的带宽有明显的增加。

多注速调管TM_(310)模光子晶体谐振腔研究

研究了适用于多注速调管的TM310模光子晶体谐振腔,发现在此类谐振腔的缺陷中心放置单层光子晶体结构能抑制与主模临近的杂模。进一步研究发现,为了易于工程实现,在不采用光子晶体谐振腔的前提下,在谐振腔中放置单层光子晶体结构,亦能抑制与主模临近的杂模,并能增大主模与非工作模式的频率间隔。利用HFSS软件对X波段此类谐振腔进行了模拟计算,验证了该方法的有效性。

矩形π-TM_(310)模双间隙腔加载同轴滤波器型宽带输出电路的实验研究

本文详细介绍了矩形π-TM310模双间隙腔同轴滤波器型输出电路的实验研究过程,以及针对一些关键技术难点所采取的改进措施.测试数据显示,矩形π-TM310模双间隙腔与输出同轴线的耦合强度适中,其外观品质因数30左右,在加载同轴线之后各个电子注孔特性阻抗的均匀度仍然较好;矩形π-TM310模双间隙腔同轴滤波器型输出电路的输出频带较宽,在X波段有800MHz带宽,而且相频特性很好.这些测试数据与模拟计算结果一致,验证了关于矩形π-TM310模双间隙腔同轴线宽带输出电路的理论研究结论的正确性.此项实验研究结果充分说明,矩形π-TM310模双间隙腔同轴滤波器型输出电路有利于提高X波段大功率多注率速调管的效率和带宽,并且应用于实际研制工程也确实可行.

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%。

矩形π-TM310双间隙腔加载同轴滤波器型宽带输出电路研究

本文提出了矩形π-TM310双间隙腔加载同轴滤波器型宽带输出电路,并对其可行性进行了论证,对高次模双间隙腔中非工作模式的干扰程度和同轴线输出电路的功率容限等重要问题做了定量分析.我们通过调整矩形双间隙腔的长宽比例并采用凹入结构,明显扩大了π-TM310模与相邻非工作模的频率间隔,有效抑制了非工作模式的干扰;又采用了非常规的电子注孔布局,使各个电子注孔的特性阻抗更均匀,而且在加载同轴滤波器之后仍然很均匀.研究结果表明,经过优化设计的矩形π-TM310双间隙腔加载同轴滤波器型输出电路具有很宽的输出频带,在X波段相对带宽达到14%左右.但由于π模双间隙腔与同轴线的耦合口较小,而且该处还有短路销钉,导致其输出功率容限较低,约为几百kW.因此,该类输出电路比较适合于X波段或更高频段的中功率宽带多注速调管.

适合于低波段宽带多注速调管的四耦合槽π模强耦合双间隙输出腔的设计和讨论

该文设计了一种适合应用于低波段宽带多注速调管的四耦合槽π模强耦合双间隙输出腔,并对其独特的优点做了详细的分析和讨论。

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。

225GHz回旋管同轴输出结构的数值模拟

在225 GHz回旋管同轴输出腔结构特性的基础上,采用三维电磁软件给出了输出腔后同轴输出结构的设计。数值模拟了内轴不同半径和截断长度对传输效率和带宽的影响,并由此设计出中心频率225 GHz、传输效率为96.2%、带宽接近4GHz的同轴输出结构。

基于同轴TM_(812)模谐振腔的毫米波多注速调管

研究了群聚电子注穿越同轴TM812模谐振腔的换能效率和同轴TM812模谐振腔中微波能量的提取方法,论证了其作为毫米波多注速调管的输出腔的可行性。研究结果表明:理想群聚电子注穿越同轴TM812模谐振腔的换能效率可达3.29%,一般群聚电子注穿越同轴TM812模谐振腔的换能效率可达1.86%;采用同轴TM812模谐振腔与沿轴向的同轴线耦合可以实现微波能量的提取;在输出腔工作频率为100.945 GHz,外观品质因数为2 243情形下,根据估算,最大输出功率可达15 kW。

一种紧凑型圆腔双模双工器的快速设计

结合圆腔双模滤波器技术和双工器矩阵理论,列举紧凑型圆腔双模双工器拓扑结构,针对公共端口为单模谐振腔和通道滤波器是圆腔双模CQ滤波器的双工器结构,给出设计方法和步骤。并以同轴输入输出端口的C频段双工器设计为实例,通过理论仿真与实测结果的对比,一致性较好。为这类双工器的设计仿真提供了准确、有效的思路和方法。

一种X波段气象雷达用磁控管的研究与分析

本文针对一种X波段气象雷达用磁控管的特点,通过计算机模拟仿真、冷测验证、热测测试,对谐振系统结构设计、内外腔主要杂模抑制、能量输出器结构进行优化分析,在保证整管正常工作的前提下,提高了产品的稳定性,电参数优于设计要求。