慢波结构

摘要： 返波振荡器是一种重要的真空电子学太赫兹源,具有高功率、高工作频率和宽带调谐等特点。为提高圆形电子注与光栅慢波结构的互作用,提出一种双电子注嵌入矩形光栅的慢波结构,使电子注与光栅表面电场更好地充分相互作用,从而提高互作用效率和输出功率。通过数值求解和仿真计算其色散特性,结果表明,相比于相同结构参数的普通矩形单栅,该结构可以实现更高的工作频率和耦合阻抗。利用CST进行PIC仿真,优化结构和电子注参数,最终得到工作频率501 GHz,10.6 W的稳定输出。研究成果为设计0.5 THz的返波管提供了理论指导。

摘要： 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。

摘要： 面对行波管高功率和小型化发展趋势,适应微细加工技术的带状注慢波结构成为了研究重点.基于矩形环弯曲杆慢波结构设计了Ka波段行波管,在优化该慢波结构的传输特性基础上,仿真计算了行波管的注-波互作用.结果表明,在电压16400 V,电流0.23 A的条件下,在35.5 GHz处,该行波管输出功率1775 W,电子效率为47.11%,增益为42.5 dB,3 dB带宽范围28.5-36 GHz.

摘要： 针对小型极化相控阵雷达精确信号目标探测应用背景,为降低传统T/R相控阵天馈系统设计及调试复杂度,满足低功耗、低损耗、低成本制造、轻薄等应用需求,提出了一种液晶全息编码相控阵天线.主体采用小型化全息辐射单元、慢波结构、平行板波导馈电系统构成的一维全息电控扫描相控阵天线,利用成熟液晶面板制造工艺,通过控制全息辐射单元下方液晶分子的偏转状态调节天线谐振频点,组成全息编码相控阵天线.天线结构通过仿真优化确定,并在实物加工和测量基础上通过全息优化算法及电压灰度控制降低由耦合作用引入的副瓣性能恶化度,用梯度递减的搜索算法结合适当的目标函数优化算法实现方向图的最优控制.实测结果表明,该天线的波束扫描角度达到±49°,经过算法优化后,波束指向角准确度改善3°,旁瓣抑制电平改善1.7 dB.

摘要： 本文从冷阴极启动角度出发,综合回轰阴极产生的二次电子平均速度与慢波结构上传输的慢电磁波相速同步条件,获得正交场器件的磁场强度与频率的关系.探讨了慢波结构的节距相位移与互作用空间尺寸以及阳极电压间的关系,提出了该类管型互作用空间以及确定工作点的工程设计方法.

摘要： 基于本征函数法对G波段交错栅慢波结构的高频特性建立了理论模型,考虑空间谐波级数项收敛后,计算得到了色散曲线和耦合阻抗以及损耗参量并采用仿真软件对计算结果进行了验证.对比发现理论模型计算的高频特性与仿真结果吻合较好,色散误差小于0.1％,耦合阻抗误差小于10％,损耗误差小于10％,可信度较高.研究结果表明,该模型对于拥有任意交错距离和上下栅高度的双栅结构具有普适性,在两种极限情况下可分别化为对齐双排矩形栅和矩形波导栅慢波结构.交错栅高频损耗主要发生在注通道区域,槽区底部损耗最小.

摘要： 高频系统是行波管的核心部件,它会直接影响行波管的工作频率、带宽、增益等性能指标.为了获得更大的输出功率和更高的增益,对0.34 THz双注高次模折叠波导行波管的基本特性进行了研究,计算了双注折叠波导的色散特性和耦合阻抗,并与仿真结果进行对比,结果显示色散特性随频率升高差距增大,耦合阻抗在高频段匹配较好,并研究了损耗特性.利用CST仿真工作室对双注折叠波导的注波互作用特性进行了仿真,实现41.68 W输出.为了获得更高的输出,通过增大直波导高度,最终使输出功率提高了52.7％,达到63.12 W.最后设计了符合要求的盒型输出窗和模式转换器,验证了高频系统的传输特性.

摘要： 为满足现代信息化战争对宽带行波管的需求,对S、C、X波段螺旋线行波管慢波结构的性能进行了研究分析.为适应宽频带要求,选用了带有T形加载翼片以及品形氮化硼夹持杆的螺旋线慢波结构;通过采用动态速度渐变技术,得到了较高的电子效率,并根据仿真计算结果成功研制出了S、C、X波段螺旋线行波管样管.

摘要： 随着频率的增加,行波管尺寸变得越发小巧,从而给加工带来更大的困难。相比于圆形电子注,带状电子束横向尺寸较小,空间电荷效益较低,效率较高,是一种比较理想的辐射源。于是,基于微细加工技术(MEMS)且能与带状电子注互作用的新型行波管慢波结构成为了重要发展趋势。本文正是由此思路,在圆横截面慢波结构研究基础上,提出了一种新型慢波结构,即矩形环中心杆慢波结构,并通过实验仿真对这种新型结构的高频特性进行了的研究。

摘要： 本文主要介绍了6～18 GHz百瓦级宽带螺旋线行波管二次谐波抑制的仿真优化设计.利用仿真分析软件,对比分析了螺旋线螺距、螺距跳变等因素对行波管慢波结构高频性能及注-波互作用性能的影响,并通过使用双跳变螺距分布的螺旋线优化了行波管谐波抑制比及效率等参数,将行波管在9 GHz频点处的二次谐波由-7.2提升至-11.3 dBc,且工作频带内二次谐波优于-8.1 dBc.根据仿真分析结果,成功研制出了百瓦级6～18 GHz螺旋线行波管样管,样管的二次谐波在9 GHz频点处为-11.2 dBc,且工作频带内二次谐波优于-7.4 dBc.

摘要： 提出采用分段变参数型折叠波导慢波结构提高器件增益的新方法.通过对0.345THz折叠波导慢波结构进行数值模拟,对比研究了两段式和传统均匀型慢波结构的增益性能.结果表明,相同长度下,两段式慢波结构的增益大于均匀型慢波结构的增益;而且两段式慢波结构的饱和增益比传统均匀型慢波结构的饱和增益高出10.6％,验证了该方法的可行性.

摘要： 基于多点接触理论建立了行波管慢波结构接触热阻的计算模型,模型的基本尺寸取自双频段毫米波螺旋慢波结构的设计模型,该模型综合考虑了界面粗糙度、界面压力、界面温度、镀膜与否等参量对界面接触热阻的影响,同时也考虑到了材料热导率随温度变化的特点以及通过界面间隙的辐射换热效应.在此基础上,利用ANSYS模拟仿真在不同参数下,由接触热阻引起的温差随接触间隙比以及接触凸体高度的变化趋势.该文所建立的计算模型及软件模拟方法能有效的仿真不同条件下行波管接触热阻的变化规律,也为以后行波管慢波结构的热分析提供给了一种新途径.

摘要： 针对W波段行波管折叠波导超深微小孔的加工瓶颈,采用扩散焊技术实现了折叠波导超深微小孔的整体加工.通过合理的毛坯质量、焊接模具以及优化的扩散焊工艺,实现了折叠波导扩散焊的良品率85％以上,借助精密电火花技术,制备出w波段行波管折叠波导慢波结构.

摘要： 相速跳变技术是通过改变慢波结构的尺寸,从而改变慢波结构中微波信号的相速度,使其与互作用过后的电子注速度实现再同步,重新激励起有效的注-波互作用,实现输出功率的进一步提高.本文利用CST计算了不同周期长度的慢波结构的色散特性和耦合阻抗特性,在此基础上利用粒子模拟(PIC)技术计算了注-波互作用.为进一步提高行波管的电子效率,将相速跳变技术运用到Ka波段带状注三槽梯形线慢波结构行波管中.结果证实:对于周期均匀的慢波结构构成的第一种行波管,在33GHz频点处最大输出功率为10.15kW,电子效率为10.36％;而对于由1段周期跳变的慢波结构构成的第二种行波管,在33GHz频率处输出功率为12.09kW,电子效率为12.34‰两者相比,电子效率提高了1.98％.

摘要： 中国电子科技集团公司第十二研究所正在开展340GHz折叠波导行波管的研制工作.该器件采用微加工的折叠波导慢波结构、周期永磁系统聚束的圆形截面电子注和采用金刚石窗片的盒形输能窗.行波管的设计工作电压为22kV,电流为50mA,驱动功率为10mW,预计输出功率可以达到1W.目前已经开展了主要部件的试验研究,对慢波结构、电子光学系统和输能窗分别进行了验证,样管的组装与测试正在进行之中.

摘要： 中国电子科技集团公司第十二研究所正在开展G波段折叠波导行波管的试验研究工作.该器件的设计性能为10W输出功率和5GHz带宽,增益为30dB.该器件采用微加工的折叠波导慢波结构、周期永磁系统聚束的圆形截面电子注和采用金刚石窗片的盒形输能窗.样管测试得到了0.2W输出功率和10GHz带宽.针对增益偏低等测试现象进行了设计与工艺改进,后续试验正在进行之中.

摘要： 以工作频率大于0.3THz的折叠波导行波管为研究对象,在折叠波导慢波结构冷特性分析结果的基础上,对0.32THz折叠波导行波管的慢波结构进行了设计,模拟结果显示慢波结构峰值增益达到24.6dB,3dB带宽达到8GHz.对制备得到的0.32THz折叠波导行波管进行了热测实验研究,样管峰值增益达到18.7dB,3dB带宽1.8GHz.

摘要： 利用相对论返波管产生纳秒脉宽、千瓦量级功率的太赫兹脉冲辐射,将相对论返波管频率延伸至太赫兹频段,对太赫兹技术的潜在应用具有积极意义.本文将介绍0.34THz-RBWO的粒子模拟结果与设计情况.通过微精密加工完成了平均半径3.4mm,波纹深度0.10mm,周期0.26mm的正弦周期慢波结构的加工,并对该器件进行了实验测试.在束压～100kV、束流～900A条件下,测试得到0.34THz-RBWO辐射波脉冲宽度1.66ns,频率范围0.32THz～0.36THz,功率达到600kW,能在重频10Hz下运行.

摘要： 北京真空电子技术研究所自2004年开始开发Ka波段空间行波管,研制出系列化Ka波段空间行波管,本文介绍了北京真空电子技术研究所Ka波段空间行波管的技术研究情况.空间行波管最主要的技术指标是高效率，最大的技术难点也是效率提高。空间行波管的高效率是指在副特性指标全面满足要求前提下的高效率。Ka波段空间行波管采用的是螺旋线慢波结构、品字型氧化敏夹持杆、两段慢波线和切断结构。在高频设计中，精确计算冷特性参数，优化设计了螺旋线渐变方案，提高电子效率，同时保证合理的非线性相移;通过收集极和高频设计的循环优化，提高整管效率，提高收集极的二次电子抑制能力，保证电子效率与收集极效率综合设计下达到最大整管效率。

摘要： 本文以非相对论电子束流的高次谐波产生机理为研究基础,设计了一种行波放大器——高次谐波行波管,即输入Q波段信号,输出太赫兹波段的信号.利用电磁仿真软件计算折叠波导慢波结构的色散和耦合阻抗,设计调制段和辐射段,采用粒子模拟软件对折叠波导中注波互作用进行分析研究,根据电子的相空间图判断并优化漂移段长度,并最终确定工作电压、电流、各段长度等参数.模拟结果表明工作电压为18.4kV,电流为120mA,输入功率为300mW,输入信号频率为46GHz,输出信号为138GHz,输出功率为144.5W,输出频谱纯净.该结果为高次谐波行波管的实验研究奠定基础.

摘要： 本发明公开一种微波电路中的慢波匹配电路，包括：曲折线，其包括第一端和第二端；第一枝节，其设置于从曲折线的第一端向曲折线的第二端方向的一侧位置，其与曲折线的第一端电气连接；第二枝节，其设置于从曲折线的第一端向曲折线的第二端方向的另一侧位置，其与曲折线的第一端电气连接；第一、二枝节、曲折线共面。它采用曲折线和枝节的慢波匹配电路，实现小型化的匹配结构。本发明还公开金丝键合慢波匹配结构及其仿真设计、设计制作方法，其能根据需要匹配的阻抗和相位进行灵活的设计。

摘要： 本实用新型公开一种微波电路中的慢波匹配电路，包括：曲折线，其包括第一端和第二端；第一枝节，其设置于从曲折线的第一端向曲折线的第二端方向的一侧位置，其与曲折线的第一端电气连接；第二枝节，其设置于从曲折线的第一端向曲折线的第二端方向的另一侧位置，其与曲折线的第一端电气连接；第一、二枝节、曲折线共面。它采用曲折线和枝节的慢波匹配电路，实现小型化的匹配结构。

摘要： 本发明属于超材料与微波源技术的交叉领域，具体涉及一种基于切伦科夫辐射机制的超构材料慢波结构单元及超构材料慢波结构，包括空心金属圆波导、第一超材料谐振单元和第二超材料谐振单元。本发明具有以下技术效果：能在相同尺寸空心圆波导的截止频率之下工作，具有小型化的优势；具有较高的耦合阻抗，可以提高效束波互作用；具有均匀准TM01模式场分布的优势，均匀场分布能够提升束波互作用效率；能够让电子束在行进过程中感受到更多的导体结构，降低电子束的势能，从而使其有更大的动能，提升空间极限电流；可有效减少厚度太薄而导致的结构边缘场集中问题，减少器件的击穿风险；同时也增加了电子束感受到的导体部分，可以提升空间极限电流。

摘要： 本发明公开一种螺旋线慢波结构及包括该慢波结构的行波管，包括管壳以及通过若干夹持杆结合固定于所述管壳内的螺旋线；在慢波结构轴向方向上，所述慢波结构至少包括输入段以及输出段；所述输入段包括输入段螺旋线以及将输入段螺旋线结合固定于管壳内的若干输入段夹持杆；所述输出段包括输出段螺旋线以及将输出段螺旋线结合固定于管壳内的若干输出段夹持杆；其中，输入段夹持杆的材料为氮化硼，输出段夹持杆的材料为氧化铍。本发明可满足慢波结构在不同的注波互作用段重点优化所需的不同参数的需求。

摘要： 本发明公开了一种螺旋线行波管的慢波结构及该慢波结构的制备方法，包括从内向外依次连接固定的螺旋线、夹持杆和管壳；在夹持杆内壁面上的与螺旋线相接触的有效区域面上设有活性金属化层；螺旋线外壁面上的用于与夹持杆内壁面相对应连接固定的连接面为平面设置；沿螺旋线的轴线方向，夹持杆的外壁面呈第一斜面设置；管壳的内壁面上设有与夹持杆的外壁面相对应的第二斜面。本发明通过采用金属焊料，使得焊接后焊料会填充夹持杆与螺旋线接触面上的微小空隙，使其完全紧密接触，其热阻很小；且通过本发明所提供的慢波结构的制备方法，得到的慢波结构可用于大功率螺旋线行波管中，具有能够降低接触热阻，提高慢波结构散热效率等优点。

摘要： 本发明公开了一种角向非对称螺旋线慢波结构，所述慢波结构包括螺旋线、夹持杆和管壳；所述夹持杆的外侧壁与所述管壳的内侧壁连接固定；所述夹持杆中部分夹持杆的内侧壁与所述螺旋线之间通过金属加载连接固定；所述夹持杆中其余部分夹持杆的内侧壁与所述螺旋线之间连接固定。本发明通过在螺旋线和图形金属化夹持杆之间设置金属加载，金属加载使得慢波结构具有角向不对称的特性，在保证了螺旋线色散曲线π模截止频带抑制返波振荡的同时，螺旋线和图形金属化夹持杆之间实现了大面积有效接触，大大降低了螺旋线与夹持杆之间的接触热阻。

摘要： 本发明属于超材料与微波源技术的交叉领域，具体涉及一种基于切伦科夫辐射机制的超构材料慢波结构单元及超构材料慢波结构，包括空心金属圆波导、第一超材料谐振单元和第二超材料谐振单元。本发明具有以下技术效果：能在相同尺寸空心圆波导的截止频率之下工作，具有小型化的优势；具有较高的耦合阻抗，可以提高效束波互作用；具有均匀准TM01模式场分布的优势，均匀场分布能够提升束波互作用效率；能够让电子束在行进过程中感受到更多的导体结构，降低电子束的势能，从而使其有更大的动能，提升空间极限电流；可有效减少厚度太薄而导致的结构边缘场集中问题，减少器件的击穿风险；同时也增加了电子束感受到的导体部分，可以提升空间极限电流。

摘要： 本发明公开一种螺旋线慢波结构及包括该慢波结构的行波管，包括管壳以及通过若干夹持杆结合固定于所述管壳内的螺旋线；在慢波结构轴向方向上，所述慢波结构至少包括输入段以及输出段；所述输入段包括输入段螺旋线以及将输入段螺旋线结合固定于管壳内的若干输入段夹持杆；所述输出段包括输出段螺旋线以及将输出段螺旋线结合固定于管壳内的若干输出段夹持杆；其中，输入段夹持杆的材料为氮化硼，输出段夹持杆的材料为氧化铍。本发明可满足慢波结构在不同的注波互作用段重点优化所需的不同参数的需求。

摘要： 本发明公开了一种螺旋线行波管的慢波结构及该慢波结构的制备方法，包括从内向外依次连接固定的螺旋线、夹持杆和管壳；在夹持杆内壁面上的与螺旋线相接触的有效区域面上设有活性金属化层；螺旋线外壁面上的用于与夹持杆内壁面相对应连接固定的连接面为平面设置；沿螺旋线的轴线方向，夹持杆的外壁面呈第一斜面设置；管壳的内壁面上设有与夹持杆的外壁面相对应的第二斜面。本发明通过采用金属焊料，使得焊接后焊料会填充夹持杆与螺旋线接触面上的微小空隙，使其完全紧密接触，其热阻很小；且通过本发明所提供的慢波结构的制备方法，得到的慢波结构可用于大功率螺旋线行波管中，具有能够降低接触热阻，提高慢波结构散热效率等优点。

摘要： 本发明公开了一种角向非对称螺旋线慢波结构，所述慢波结构包括螺旋线、夹持杆和管壳；所述夹持杆的外侧壁与所述管壳的内侧壁连接固定；所述夹持杆中部分夹持杆的内侧壁与所述螺旋线之间通过金属加载连接固定；所述夹持杆中其余部分夹持杆的内侧壁与所述螺旋线之间连接固定。本发明通过在螺旋线和图形金属化夹持杆之间设置金属加载，金属加载使得慢波结构具有角向不对称的特性，在保证了螺旋线色散曲线π模截止频带抑制返波振荡的同时，螺旋线和图形金属化夹持杆之间实现了大面积有效接触，大大降低了螺旋线与夹持杆之间的接触热阻。