發(fā)布時(shí)間：2021-09-29 17:01

　　針對W波段大功率折疊波導(dǎo)行波管的技術(shù)難點(diǎn),提出了一種一體式加工的集成極靴式互作用結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)將直角型折疊波導(dǎo)嵌入到極靴中,實(shí)現(xiàn)注-波互作用結(jié)構(gòu)與聚焦系統(tǒng)的集成,提高周期永磁系統(tǒng)的聚焦能力,再通過增加陰極發(fā)射的電子注電流,實(shí)現(xiàn)功率的提升。文中首先介紹了集成極靴式互作用結(jié)構(gòu),提供該結(jié)構(gòu)中慢波結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù),計(jì)算其色散特性及耦合阻抗曲線,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的磁聚焦系統(tǒng)。最終對互作用結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真模擬,在90～100 GHz頻帶內(nèi)可獲得高于700 W的飽和輸出功率。帶內(nèi)飽和增益均小于20 dB,可有效防止自激振蕩的產(chǎn)生,該互作用結(jié)構(gòu)可廣泛應(yīng)用于級聯(lián)功率放大模塊的后級放大器中。 

【文章來源】：微波學(xué)報(bào). 2020,36(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

集成極靴式互作用系統(tǒng)示意圖

單周期直角型折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)如圖2所示,a為折疊波導(dǎo)寬邊尺寸,其中h1、b1為橫向直波導(dǎo)的長度和寬度,h2、b2為軸向直波導(dǎo)的長度和寬度,rc是電子注通道半徑,p為半周期長度。經(jīng)仿真計(jì)算可知波導(dǎo)寬邊尺寸a、直波導(dǎo)長度h1和h2對慢波結(jié)構(gòu)色散特性影響較大,與直波導(dǎo)相似,寬邊尺寸a直接決定其工作頻率,波導(dǎo)窄邊b1、b2和電子注通道rc的尺寸對耦合阻抗影響較大。使用CST微波工作室中的本征模求解器對慢波結(jié)構(gòu)的色散特性和耦合阻抗進(jìn)行仿真計(jì)算,優(yōu)化后確定直角型折疊波導(dǎo)尺寸如表1所示。色散特性及耦合阻抗如圖3、圖4所示。在90～100 GHz頻帶內(nèi)相光速比為0.292～0.280,95 GHz 中心頻點(diǎn)處相光速比為0.284,經(jīng)計(jì)算,中心頻點(diǎn)兩側(cè)4GHz范圍內(nèi)色散平坦度因子為1.61%,色散較為平坦,對應(yīng)的電子注電壓為18.5 kV。耦合阻抗范圍為 3.59～1.49Ω,95 GHz頻點(diǎn)處大小為2.16Ω,相比彎曲型折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)有所提高。表1 直角型折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)尺寸 mm a b1 b2 h1 h2 rc p 1.9 0.3 0.4 1.02 0.42 0.15 0.72

表1 直角型折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)尺寸 mm a b1 b2 h1 h2 rc p 1.9 0.3 0.4 1.02 0.42 0.15 0.72圖4 耦合阻抗

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]集成極靴式互作用系統(tǒng)及其聚焦磁場的研究[J]. 李飛,郝保良,肖劉,劉濮鯤,王景田,趙建東,邢艷榮.  微波學(xué)報(bào). 2014(S1)
[2]折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)太赫茲真空器件研究[J]. 馮進(jìn)軍,蔡軍,胡銀富,瞿波,李含雁,唐燁.  中國電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2009(03)



本文編號：3414097