栅控脉冲行波管抑制束流波动的研究

对脉冲栅控行波管来说抑制束流的波动尤为重要。本文使用MTSS分析了栅网参数和阳极参数对电子注参数的影响,设计了性能良好的脉冲栅控行波管电子枪。为了保证由电子枪提供的电子注能够较平稳地通过互作用区,通过Maxwell2D设计了带开口磁钢的周期永磁聚焦系统,分析了等幅、增幅和幅值无规则变化三种过渡区磁场电子注波动分别随磁场起始位置的变化。结果表明采用增幅过渡区,通过优化磁场增幅以及磁场起始位置,能够有效地减小电子注波动,降低外层电子的离散,改善栅网的透镜效应带来的层流性差的问题。

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。

非轴对称磁场对多级降压收集极性能的影响

收集效率和回流率是体现多级降压收集极性能的两个重要指标,本文尝试在收集极表面加上一定弧度的磁钢贴片,以此在收集极内引入非轴对称磁场,通过调节磁场的大小和位置,观察磁场对收集极内电子运动轨迹的影响,寻求实现收集极效率的最大化并抑制二次电子回流。针对某一Ku波段行波管多级降压收集极,加入优化磁场后的计算结果与未加磁场时相比,各电极电流分布发生变化,部分电子被更靠后的电极所收集,中频点处回流率由原来的2.49%降低到0.54%,同时收集效率提高超过3%达到79.07%。收集极性能的改善也为行波管效率的提高提供了保证。

可控聚焦型减速场能量分析器的实验分析

与传统的减速场能量分析器相比,新提出的可控聚焦型减速场能量分析器具有装配方便、绝缘性好、分辨率高和抗二次电子反射等优点。本文将其设计思路加工装配成实物并经过改装,使得新型探头同时具备测量行波管电子枪电子注参数和注波互作用后电子注的纵向速度分布的能力。然后,将新型减速场能量分析器装配到电子注测量分析系统,对毫米波空间行波管用双阳电子枪电子注进行测试,测得电子注包络、射程、注腰半径和截面总电流等参数与计算模拟和制管实测结果基本一致。

可控聚焦型减速场能量分析器的设计分析

基于之前减速电场能量分析的设计与实验,针对实验中出现的绝缘性不好、能量分辨率不高等问题,对原结构进行了改进与仿真分析,以更好地实现行波管电子枪电子注及注波互作用后电子注参数的精确测量和分析,为行波管的设计、性能改进和研制提供参考。该可控聚焦型减速场能量分析器结构将高压圆筒与减速栅网进行电气绝缘隔离,并在二者之间设置一个可控的小电压,产生的第二个静电透镜对发散的电子注产生加速会聚的作用,以削弱在第一个透镜聚焦作用的薄弱区域空间电荷效应及电子注发射角等因素对注发散的影响,调整粒子轨迹倾斜度和分辨率。同时,整体结构在不影响测试精度的情况下向小型化和轻型化发展。应用CST粒子工作室对不同粒子界面处粒子分布及整体场结构进行模拟,然后用Matlab软件进行数据处理并导出关键参数。着重分析结构性能的优化和提升在分辨率及半峰值全宽度等参数上的体现。结果表明该能量分析器适用于几keV到10keV的强流电子注的测量。

磁聚焦多级降压收集极的设计及优化

磁聚焦多级降压收集极能够更好地降低电子回流率同时提高收集极回收效率,对研制高效率空间行波管具有重要意义。利用电子科技大学研发的微波模拟器套装软件分析二次电子发射、聚焦磁场参数和收集级结构参数对磁聚焦收集极收集效率和回流率的影响。根据分析结果为某在研Ka波段100 W空间行波管设计四级磁聚焦降压收集极。优化后最终计算结果显示,在行波管电子效率为27.15%时,考虑二次电子发射收集极收集效率达到82.83%,行波管总效率达到68.46%。