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螺距和磁场强度与周期的跳变在Ka波段行波管中的应用

陈山 岳玲娜 金蕾 赵国庆 魏彦玉 王文祥 宫玉彬

陈山, 岳玲娜, 金蕾, 等. 螺距和磁场强度与周期的跳变在Ka波段行波管中的应用[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 083002. doi: 10.11884/HPLPB201830.180050
引用本文: 陈山, 岳玲娜, 金蕾, 等. 螺距和磁场强度与周期的跳变在Ka波段行波管中的应用[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 083002. doi: 10.11884/HPLPB201830.180050
Chen Shan, Yue Lingna, Jin Lei, et al. Application of helix pitch step and magnetic field amplitude step and period step in Ka band traveling-wave tube[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 083002. doi: 10.11884/HPLPB201830.180050
Citation: Chen Shan, Yue Lingna, Jin Lei, et al. Application of helix pitch step and magnetic field amplitude step and period step in Ka band traveling-wave tube[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 083002. doi: 10.11884/HPLPB201830.180050

螺距和磁场强度与周期的跳变在Ka波段行波管中的应用

doi: 10.11884/HPLPB201830.180050
基金项目: 

国家自然科学基金项目 61271029

详细信息
    作者简介:

    陈山(1992-),男,硕士,从事毫米波电子学与器件研究;1377858922@qq.com

    通讯作者:

    岳玲娜(1978-), 女,研究员,从事宽带大功率微波毫米波源、电磁场与微波技术研究;lnyue@uestc.edu.cn

  • 中图分类号: TN124

Application of helix pitch step and magnetic field amplitude step and period step in Ka band traveling-wave tube

  • 摘要: 以弱色散特性的扇形金属-介质夹持杆螺旋线慢波结构的Ka波段行波管作为研究对象,进行了互作用特性仿真研究。采用螺距跳变和磁场跳变技术进一步提高了该行波管在工作频带的输出功率和电子效率,并解决了电子注散焦问题。设计结果表明:当工作电压为9 kV、工作电流为210 mA时,行波管在24~40 GHz整个频带内,各频点的增益在37.7~48.7 dB之间,电子效率在15.18%~19.42%之间,输出功率大于286 W。此结果较之均匀周期的设计结果,电子效率增幅在4.19%以上,输出功率增长率在4.3%以上,尤其在26~37 GHz范围内,电子效率增幅达到了11.8%以上,输出功率增长率达11.9%。
  • 图  1  金属-介质扇形夹持杆慢波结构

    Figure  1.  Slow wave structure with metal-dielectric support rod

    图  2  增益和输出功率

    Figure  2.  Gain and output power vs frequency

    图  3  电子效率

    Figure  3.  Electronic efficiency vs frequency

    图  4  均匀周期布里渊曲线

    Figure  4.  Brillouin diagram of the uniform pitch TWT

    图  5  输出功率随电压变化

    Figure  5.  Output power at different voltages

    图  6  各螺距对应的耦合阻抗

    Figure  6.  Coupling impedance at different pitch

    图  7  各螺距对应的归一化相速

    Figure  7.  Normalized phase velocity at different pitch

    图  8  螺距跳变结构示意图

    Figure  8.  Structural diagram of pitch step

    图  9  电子轨迹随管长变化图

    Figure  9.  Change of electron trajectory vs tube length

    图  10  螺距跳变对输出功率的影响

    Figure  10.  Influence of the pitch step on the saturated output power

    图  11  螺距跳变对电子效率的影响

    Figure  11.  Influence of the pitch step on the electronic efficiency

    图  12  磁场跳变对电子轨迹的影响

    Figure  12.  Influence of the magnetic field amplitude step on the electron trajectory

    图  13  磁场跳变对输出功率的影响

    Figure  13.  Influence of the magnetic field on the saturated output power

    图  14  磁场跳变对电子效率的影响

    Figure  14.  Influence of the magnetic field on the electronic efficiency

    图  15  跳变前后输出性能对比图

    Figure  15.  Output performance before stepping compare with the output performance after stepping

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-02-05
  • 修回日期:  2018-04-25
  • 刊出日期:  2018-08-15

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