休斯型耦合腔慢波结构正向设计初步研究

针对高效率耦合腔行波管提出一种正向设计的初步方法,可根据设计指标对其慢波结构进行快速的定量设计.其设计思想是在满足带宽内的注波互作用同步条件的基础上,尽可能提高总阻抗.为此提出“带宽相速差之比”参量来描述带宽与同步的关系,并以此参量和Curnow等效电路模型分析了休斯型耦合腔慢波结构的各个参量变化对带宽和总阻抗的影响情况,从而建立慢波结构的正向设计过程;使用这种设计方法,针对给定的Ka波段的耦合腔行波管参数指标进行快速设计,设计结果基本满足指标要求.     

耦合腔行波管高频结构优化研究

以Curnow等效电路为依据,基于基尔霍夫电压和电流定理,获得了通用Curnow等效电路模型的色散、总阻抗的计算方法;从设计角度出发,根据色散和总阻抗计算方法,以实际结构为例,探讨了在保证整个工作带宽内,器件的工作频率和相速基本不变的情况下,腔体结构参数变化对总阻抗的影响,并以此为依据,对原有结构参数进行了优化,从而提出了一种可用于耦合腔行波管高频结构优化的方法。     

面向太赫兹真空电子器件应用的基于微加工技术的矩形环-杆结构慢波特性研究

提出了一种基于微加工技术的行波管矩形环-杆慢波结构的简便等效电路分析方法,采用准-TEM近似方法得出了其色散方程和耦合阻抗表达式,并数值计算了复色散方程和耦合阻抗。理论计算结果和3D电磁仿真软件HFSS的结果吻合得很好。数值计算结果表明:结合介质基底后,慢波结构的色散变弱,相速降低,带宽变宽,耦合阻抗却在降低。最后,通过和对应的矩形螺旋线慢波结构进行了比较,得出了该慢波结构高增益和高功率的特性。作为一种平面结构,矩形环-杆慢波结构可以结合微加工技术并应用到毫米波甚至THz波段的紧凑行波管领域。     

多注耦合腔慢波结构冷测特性研究

对多注耦合腔慢波结构的色散和耦合阻抗特性参数的计算分析方法进行了讨论,特别是边注耦合阻抗的模拟算法.利用准周期边界条件计算了Ku波段五注耦合腔慢波结构色散特性,直接通过定义式得到了-1次谐波纵向电场分布和5个电子注的耦合阻抗曲线.比较了垂直于电子注传播方向截面上x、y坐标轴上电场Ez的分布,以及各电子注耦合阻抗的差别与变化趋势,分析讨论了多注电子耦合阻抗的特点,对实际多注耦合腔行波管设计有一定指导意义.     

交错双栅慢波结构的等效电路法研究

传统场论的分析方法在交错双栅高频特性的分析中会带来繁琐的运算,等效电路法却可以大大简化分析步骤。本文在详细分析结构场特性的基础上,讨论了交错双栅慢波结构等效电路的等效原理以及构造方法,给出了一种等效电路。利用本文所给等效电路计算所得结果和CST-MWS软件模拟结果具有合理的一致性,对快速估计交错双栅慢波结构高频特性、快速选取结构参数具有积极意义。     

太赫兹波段光子晶体矩形栅慢波结构的研究

慢波系统是真空电子器件进行注-波互作用激发微波能量的核心,它的性能优劣直接影响了真空电子器件的技术水平,为了解决太赫兹波段所面临的频带窄、互作用效率低等问题,本文将太赫兹波段光子晶体矩形栅慢波结构的耦合阻抗和色散特性,与传统矩形栅慢波结构的相关参数进行了对比,并分析了太赫兹波段光子晶体矩形栅慢波结构的晶格常数、光子晶体柱半径、光子晶体柱与矩形栅之间的距离等结构参数对于"冷参数"的影响。结果表明:具有光子晶体的慢波结构,带宽更宽、色散更弱、耦合阻抗更大;调整结构参数后的数据为光子晶体矩形栅慢波系统的结构设计和参数优化提供了良好的依据。     

速调管双耦合口输出回路间隙阻抗频率特性的计算

采用等效电路理论,建立了双耦合口输出腔间隙阻抗频率特性的冷测模拟计算方法。运用该方法,并借助CST-MWS三维电磁场计算软件,计算分析了某S波段单间隙双耦合口输出腔的间隙阻抗频率特性。结果显示,本方法与采用场分析法及散射曲线法得到的结果符合良好。     

Ka波段滤波器加载三间隙耦合腔输出回路的仿真和测试

扩展相互作用速调管由多个重入式多间隙耦合腔构成,毫米波段高功率微波源的需求推动了Ka波段扩展互作用速调管的研制.本文采用基于微波网络理论的多间隙耦合腔输出回路间隙阻抗冷测方法,对Ka波段滤波器加载三间隙耦合腔输出回路进行冷参数测试,得到该回路的间隙阻抗频率特性曲线与群时延曲线.并将冷测结果与三维电磁场软件仿真结果进行对比,分析了两者产生异同点的原因.从阻抗频率特性的测量结果可观察到该输出回路的相对“冷”带宽达到4.3％,满足设计要求.     

双间隙谐振腔耦合缝调谐结构的分析与模拟

根据双间隙耦合腔等效电路和电磁场理论,设计了加载在谐振腔耦合缝上的调谐结构。建立了加载此调谐结构的谐振腔等效电路模型,通过理论分析得此结构能够对工作在π模式的双间隙耦合腔进行频率调谐,改变重叠模式耦合腔阻抗特性,同时减小对间隙场形的影响。软件模拟与理论分析结果一致,验证了该调谐结构的有效性,为多间隙耦合腔高频电路的研制和进一步展宽速调管输出带宽具有重要的参考意义。     

应用MAFIA软件改进行波管性能

本文介绍了一种通过CAD分析方法提高行波管性能的实例,用计算机模拟仿真行波管慢波结构的冷特性参数,利用MAFIA软件的准周期边界条件模拟计算行波管慢波系统的色散和耦合阻抗。通过改变不同结构参数的模型分析,最终得到一种最优化的尺寸模型,并结合实际制管验证比较,提高了行波管的性能,缩短了改进周期。