强激光与粒子束
2020, 32(8): 083002
强激光与粒子束
2019, 31(12): 123003
1 解放军信息工程大学 信息系统工程学院, 郑州 450001
2 中国电子科技集团公司 第四十一研究所, 山东 青岛 266500
针对目前行波管放大器模拟预失真技术中存在的幅度和相位特性关联性强的问题,提出一种双路矢量合成式预失真器。该预失真器由90°电桥、模拟电调衰减器和反射式二极管预失真电路构成。根据理论分析和ADS软件仿真结果加工了实际电路并进行测试。实测结果表明:在工作频率29~31 GHz和额定输入功率区间内,该电路可实现与行波管特性相反的预失真性能;合理调整两支路偏置电压,可实现相位扩张改变30°,而增益扩张变化量小于1 dB的性能,有效减小了模拟预失真器幅度和相位特性的关联性。
行波管放大器 模拟预失真技术 非线性失真 幅度和相位关联性 双路矢量合成 travelling wave tube amplifier analog predistortion technology nonlinear distortion correlation between amplitude and phase dual-branch vector synthesis 强激光与粒子束
2015, 27(12): 123006
设计和分析了应用于W波段带状注行波管的E面多孔输入输出耦合器和H面多孔输入输出耦合器。研究表明,采用多孔耦合,不仅可以实现电磁场与电子注的汇聚和分离,还可以实现极宽工作带宽。HFSS仿真分析结果表明:E面多孔定向耦合器1 dB相对带宽达43 GHz,且隔离度优于20 dB的相对带宽达到40 GHz;H面定向耦合器在E面耦合器的10个耦合孔数的基础上,通过增加2个耦合孔数,1 dB相对带宽提升到30 GHz,且隔离度大于15 dB的相对带宽达到32 GHz。两种新型耦合器在极宽的工作带宽内实现低反射、高隔离的性能。与E面耦合器相比,H面耦合器易于加工和利于与周期永久磁体的封装集成。
带状注行波管 宽带定向耦合器 E面耦合 H面耦合 sheet beam travelling wave tube broadband direction coupler E-plane coupler H-plane coupler 强激光与粒子束
2015, 27(12): 123001
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
为了获得0.22 THz宽带折叠波导行波管,对行波管的慢波结构和输入输出窗结构进行了宽带设计。通过理论分析和电磁仿真计算出合适的参数,使慢波结构在0.22 THz工作点附近的色散曲线平坦,耦合阻抗变化小,模拟计算得到的慢波结构3 dB带宽大于16 GHz;通过对盒型窗结构及匹配段的优化计算,得到的输入输出结构在大于30 GHz范围内S11参数小于-25 dB。根据该设计进行了两轮制管和实验研究,得到了一支3 dB瞬时带宽约8.8 GHz,另一支3 dB瞬时带宽大于12 GHz的0.22 THz折叠波导行波管,中心频率的峰值功率大于400 mW。
太赫兹 折叠波导 盒型窗 行波管 带宽 THz folded-waveguide RF window travelling wave tube bandwidth 强激光与粒子束
2015, 27(11): 113102
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
设计了一套0.22 THz折叠波导行波管电子光学系统,详细介绍了电子枪和周期永磁聚焦系统的设计过程,在电子枪电子束束腰与磁系统不匹配情况下,对磁场过渡区进行了优化设计,以此为基础利用磁场仿真软件对磁场进行模拟和优化,并把磁场位形代入电磁仿真软件进行电子束传输仿真,优化后的电子光学系统发射束流10 mA,阴极电压15 kV,束流通过率96%。通过实验验证,流通管束流通过率93%,高频样管束流通过率94%,与设计相符。高频样管实现连续波运行,功率大于0.4 W,3 dB带宽大于12 GHz。
折叠波导行波管 电子光学系统 束流通过率 永磁聚焦系统 folded waveguide travelling wave tube electron optical system transmission rate permanent magnetic focusing system 强激光与粒子束
2015, 27(9): 093101
1 合肥工业大学 现代显示技术省部共建国家重点实验室, 合肥 230009
2 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院, 合肥 230009
3 合肥工业大学 光电技术研究院, 合肥 230009
提出了一种220 GHz三级串联的交错双栅行波管结构,针对影响整体传输性能的核心部件--输入输出耦合器进行了详细分析,并以此为基础设计了串联交错双栅慢波结构.通过数值模拟分析,确定了一种由齿深渐变光栅和半圆同心弯头组成的新型输出输入耦合结构.整管粒子仿真结果显示慢波结构内部没有出现振荡现象,且在220 GHz达到了30 dB增益,3 dB带宽达到23 GHz,有效改善了该类串联结构由于多个电子注加载通道造成的行波管传输特性下降问题.
交错双栅 行波管 传输特性 慢波结构 staggered double vane travelling wave tube transmission characteristic slow-wave structure 强激光与粒子束
2015, 27(7): 073101
解放军信息工程大学 信息系统工程学院, 郑州 450002
为了补偿不同类型功放的非线性特性,设计应用于Ka波段的可调预失真器,该电路基于三支线定向耦合器、肖特基二极管、微带线和负载电阻,产生预失真信号。通过调节肖特基二极管的偏置电压、微带线电长度及负载电阻可以提供不同的幅度和相位组合以满足不同类型的功率放大器线性化要求。仿真及实测结果表明,该预失真器在29~31 GHz频段范围内,用于行波管(TWTAs)线性化时可提供约6.5 dB的增益扩展和46°的相位扩张;用于固态功率放大器(SSPAs)线性化时可提供约11 dB的增益扩展和35°的相位压缩。
预失真 增益扩展 相位扩张 行波管功率放大器 固态功率放大器 predistortion gain expansion phase expansion travelling wave tube amplifiers solid state power amplifiers 强激光与粒子束
2014, 26(11): 113004
中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621900
为了提高THz行波管的输出功率, 通过并行多注和功率合成的方法, 完成了并行多注D波段折叠波导行波管的理论分析与数值模拟。计算结果表明: 单束行波管在0.135~0.157 THz频率区间具有很好的色散平坦度, 3 dB带宽为13 GHz, 0.14 THz处获得了20.88 dB的最大增益; 多束合成行波管在0.14 THz处获得了20.8 dB的合成增益, 3 dB带宽区间合成效率不低于92%。数值模拟表明该方法很好地实现了多路放大信号的合成输出。并行多注行波管具有输出功率大、单束电流小、聚焦磁场低等优点, 能够在低发射电流密度条件下实现大功率THz辐射。
THz行波管 折叠波导 并行多注 合成效率 3 dB带宽 THz travelling-wave tube folded waveguide parallel multi-beam combining efficiency 3 dB band 强激光与粒子束
2014, 26(8): 083105
淮阴工学院 电子与电气工程学院, 江苏 淮安 223003
在螺旋坐标系下采用近似场匹配法研究了厚度较厚的螺旋线慢波结构的高频特性, 得到了其色散方程, 并数值计算了螺旋线厚度对慢波系统的相速的影响。结果表明: 随螺旋线厚度的增加, 慢波结构的色散曲线变得平坦, 色散变弱, 带宽增加。与软件仿真结果及Hook的螺旋线模型对比表明: 采用近似场匹配法的计算结果与CST仿真吻合得更好, 比Hook模型具有更高的准确性, 从而证明所采用理论方法的有效性。
厚螺旋线 色散特性 慢波结构 行波管 thicker helix dispersion characteristic slow-wave structure travelling-wave tube