C波段80 W空间行波管的研制

针对C波段80 W空间行波管进行了优化设计。利用微波管模拟器套装(MTSS)模拟高频慢波结构、注波互作用,运用CST软件模拟了磁系统和输能耦合系统,在输能结构的设计中考虑了微放电效应,设计窗的功率阈值远远大于欧空局8 dB设计要求,降低了管子工作时因微放电而造成损坏的风险。通过MTSS着重优化了高频方案,最终制管完成测试,获得了输出功率大于80 W,效率大于65%,相移小于45°,AM/PM转换系数小于3.5°/dB。     

W波段阶梯型交错双栅慢波结构行波管的研究

为了提高传统交错双栅慢波结构行波管的性能,提出了一种阶梯型交错双栅慢波结构,并基于此新型慢波结构,提出了新型输入输出耦合结构.在此基础上,设计了一只工作在W波段的带状电子注阶梯型交错双栅慢波结构行波管.计算结果显示,阶梯型交错双栅慢波结构行波管的耦合阻抗更高,从而使行波管在更短的互作用电路长度里,实现更高的饱和增益和互作用效率.在90～100GHz频率范围内,阶梯型交错双栅慢波结构的耦合阻抗大于4Ω,高于传统交错双栅慢波结构;W波段带状电子注行波管高频结构的反射系数(S11)小于-15dB;并且行波管的饱和输入功率仅约为0.7W,可以实现最高输出功率约800W,相应的效率大于7.8%,增益大于30.6dB.     

E波段连续波空间行波管研制进展

针对高波段空间行波管的卫星通信应用需求,介绍了E波段连续波空间行波管的研制情况。该行波管通过进一步优化折叠波导慢波结构参数和调整周期跳变方案,实现改善带内增益波动性、提高效率的目的。研制出的样管在14.7 kV、74 mA条件下,实现电子注动态流通率高于98%,在71~76 GHz范围内,输出功率大于85 W,总效率大于37%,增益大于40 dB。     

W波段平面集成行波管高频系统设计及验证

针对W波段平面一维阵列集成行波管设计,采用非半圆弯曲变形折叠波导慢波结构和聚焦极调制皮尔斯电子枪,基于CST、MTSS和Opera软件优化设计了集成行波管高频系统和电子光学系统,实现了W波段低电压小电流工作的低功率行波管设计,通过周期永磁(PPM)聚焦系统制管验证了高频系统和电子枪设计的合理性。测试结果表明,行波管在工作电压12.62 kV,工作电流31.6 mA条件下,输出功率大于10 W的带宽达到5 GHz,增益优于28 dB,总效率优于10%,测试结果与设计结果具有较好一致性,为W波段行波管实现阵列集成提供技术支撑。     

低电压高效率W波段脉冲行波管设计

行波管具有大功率、高增益等优点,是雷达、电子对抗系统等武器装备的核心电子器件。采用一种新型慢波结构——非半圆弯曲变形折叠波导,设计出低电压、高效率、宽带W波段脉冲行波管,工作电压16 kV,电流125 mA,6 GHz带宽内输出功率大于125 W,增益大于34 dB,电子效率与总效率分别大于6.3%,25.7%。     

W 波段行波管的高效率方法

将相速再同步技术引入基于双排矩形梳状慢波结构的W波段行波管中,利用CST 计算了所需不同周期的慢波结 构的色散和偶合阻抗,在此基础上用MTSS 模拟计算了注波互作用。结果证实：对于由两段周期均匀的慢波结构构成的 W波段行波管,在90~98GHz 范围内输出功率为48.92W~56.44W,电子效率为6.04%~6.96%,增益大于49dB;而对于由 7 段周期跳变的慢波结构构成的W波段行波管,在90~98GHz 范围内输出功率为57.06W~98W,电子效率为6.98%~11.99%, 增益大于50dB;两者相比,电子效率提高1%~4%。     

Ka波段500W脉冲空间行波管研制

针对空间探测领域的应用需求,本文采用大功率返波振荡抑制技术以及过渡波导输能技术,设计出了一种Ka波段580 W脉冲空间行波管。经过实际的样管测试验证,功率≥580 W,饱和增益≥47 dB,实现了Ka波段500 W脉冲空间行波管主要技术参数。     

W 波段回旋行波管高频结构设计和仿真*

对W 波段回旋行波管的高频结构的设计参数进行了分析计算与软件仿真,通过色散关系确定了磁场 取值,通过对返波振荡的分析确定了高频结构———周期衰减材料加载,通过对绝对不稳定性振荡的分析确定了工作 电流和横纵速度比的取值范围,最终得到了W 波段回旋行波管的工作参数。采用粒子模拟软件进行模拟计算,可以 得到155kW 的峰值功率输出和5.5GHz 的带宽,并给出了输出功率与回旋行波管各工作参数之间的关系曲线,进一 步证明了对返波振荡和绝对不稳定性振荡的分析与参数选取的合理性。实际加工的回旋行波管在测试中峰值功率 大于100kW,增益大于40dB,效率大于12%,3dB 带宽为4.1GHz。     

Ka波段宽带螺旋线行波管研制

主要针对Ka波段宽带高功率螺旋线行波管慢波结构进行了优化设计,旨在提高行波管输出功率和效率,并对返波振荡特性进行了仿真分析。行波管测试结果表明,在工作频段26.5～40 GHz,连续波输出功率大于200 W,总效率超过41%,增益大于31.5 dB。该管可作为Ka波段大功率毫米波功率放大器,应用于各类军事和民用电子系统中。     

用于卫星通信基于波导魔T的高功率高效率空间行波管功率合成

空间行波管以其高功率、高效率等优势广泛应用于卫星通信,本文对两支X波段空间行波管进行功率合成设计及验证,设计一款低插损、幅相均衡、高隔离度的波导魔T功率合成器。通过前端引入移相器和衰减器,两只X波段45W空间行波管在0.7GHz内,输出功率大于85W合成效率大于90%。该合成器可以作为二进制功率合成单元用于更多支空间行波管大功率合成。     

V波段空间行波管研制

本文介绍了国内外V波段空间行波管研究进展,给出了作者在V波段空间行波管设计和性能测试结果.V波段空间行波管电子枪采用传统皮尔斯型电子枪,高频采用螺旋线结构,为了提高行波管效率,采用四降压收集极.测试结果表明在工作频带内V波段空间行波管连续波饱和输出功率超过20 W,总效率超过21.8％,行波管动态流通率超过98％,在整个工作频带内行波管饱和增益超过了43 dB.     

X波段脉冲空间行波管研制

本文主要介绍了X波段脉冲空间行波管的研制进展。通过解决大功率抑制返波振荡设计、高效率设计、栅网可靠性设计,研制出X波段1600 W脉冲空间行波管,实现功率1600 W峰值输出功率,效率50%的技术状态。     

螺旋线焊接技术研究

本文主要介绍了螺旋线焊接结构在X波段大功率螺旋线脉冲行波管中应用的必要性及实现方案,给出了采用焊接结构的螺旋线行波管慢波系统的热仿真数据。整管试验结果表明,在与600 W行波管相同的传导冷却的条件下输出功率能力大幅度提高,获得了大于900W的平均功率。     

毫米波固态功率放大器的高效合成器

介绍了毫米波固态功率放大器的应用与发展现状,提出了一种新颖高效的2×2鳍线叠层式毫米波宽带功率合成结构,利用三维电磁场软件HFSS建模仿真,在32～36 GHz带内回波损耗小于-20 dB,插入损耗小于0.1 dB,与实测结果符合较好,据此研制出10 W功率模块。并设计了低损耗八合一空间波导合成器,实测带内回波损耗小于-20 dB,插入损耗小于0.25 dB,最终研制出在32～36 GHz内输出功率大于70 W的饱和脉冲固态功率放大器,合成效率为87%以上,合成效率较高。     

太赫兹行波管级联倍频器

太赫兹行波管(TWT)级联倍频器基于行波管非线性互作用后电子注中的谐波电流,利用行波管和级联谐波系统组成的倍频器获得电磁波倍频放大。以 W 波段行波管二倍频器为例,对器件的正确性和可行性进行验证。利用微波管模拟器套装(MTSS)软件对设计的倍频器进行三维非线性互作用模拟,结果显示,级联了二次谐波系统的 W 波段行波管倍频器与其他工作在140 GHz~220 GHz 波段的小型太赫兹辐射源相比较,具有优越的性能：谐波输出功率在8 GHz 范围内大于2 W,转换增益大于37 dB。利用 CST公司的粒子工作室软件进行三维粒子注波互作用模拟,结果显示,太赫兹行波管级联倍频器作为潜在的太赫兹源具有高功率、宽频带和高实用化的特点。     

耳型折叠波导慢波结构W波段行波管

毫米波行波管具有大功率、宽频带、高增益等特点，广泛用于雷达、高速通信、电子对抗等现代军事装备中。为提高折叠波导耦合阻抗并考虑工程应用性，提出一种耳型折叠波导新型慢波结构。与常规矩形波导相比，工作频带内耦合阻抗提高30%以上，损耗降低10%。研制的耳型折叠波导W波段行波管，在工作电压21.9 kV，电流210 mA，占空比为5%时，10.8 GHz带宽内输出功率大于192 W，峰值功率达278 W，电子效率和增益分别达到6.3%和44.6 dB，行波管工作稳定。     

Ku波段环圈慢波结构高功率行波管设计

更高的工作频率和更大的输出功率是当前行波管发展的主要方向。为满足Ku波段行波管日益提升的大功率和高效率发展需求,本文在分析慢波结构参数对色散和互作用阻抗影响的基础上,开展了Ku波段环圈慢波结构高功率行波管研究。研究显示,在12.8 kV和0.4 A的工作条件下,环圈行波管可以提供2672.9 W的峰值输出功率,对应的增益和电子效率分别为51.26 dB和26.10%,瞬时3 dB带宽达到2.5 GHz(14～16.5 GHz)。     

F波段折叠波导行波管研制

毫米波行波管具有效率高、功率大、频带宽的特点,在国防和国民经济领域发挥着越来越重要的作用,因此对新型毫米波行波管的研究具有重要的现实意义。为填补F波段行波管研制空白,本文开展该频段行波管的研制工作,利用CST和MTSS软件完成对F波段折叠波导行波管慢波系统和输能系统的优化设计,并根据设计结果研制样管一支。样管测试结果显示工作电压20.3 kV、电流50 mA,103～110 GHz频带范围内输出功率大于20 W,增益大于25 dB,该测试结果与模拟仿真结果吻合较好。     

L波段230W空间行波管大功率、高效率技术研究

针对导航卫星系统对导航分系统大功率的需求,介绍了L波段230 W空间行波管在大功率、高效率、低谐波抑制比等重要指标实现方面的技术研究进展,通过对慢波电路、输出结构和四级降压收集极的优化设计,攻克了该波段产品高功率、高效率的难点,研制出符合技术要求的样管,实现了全频带内样管功率大于235 W,效率大于65%,并给出样管测试结果。     

辐冷型Ka频段170 W空间行波管研制

介绍了辐射冷却型Ka频段170 W空间行波管最新研制情况,通过长寿命与高流通电子光学系统设计、高效率与高线性注波互作用综合优化技术研究、高效率能量回收与高效率辐射散热收集极设计等,研制出了带宽2 GHz、功率≥173 W、效率≥66%、饱和相移≤50°的通信用空间行波管,并完成了产品鉴定与可靠性提升试验。